Wählen Sie die Schutzklasse für das Wetter
NEMA-Typen 3, 3R, 3S, 3X, 4, 4X, 6 und 6P sind für den Innen- oder Außenbereich definiert; Typen 1, 2, 5, 12, 12K und 13 sind nur für den Innenbereich. Die eigenen Definitionen von NEMA trennen die Außen-Typen nach dem, was herein kommt und was bei Eis passiert:
| Typ | Staub | Wasser | Eis | Korrosion |
|---|---|---|---|---|
| 3R | Nur fallender Schmutz | Regen, Schneeregen, Schnee | Nicht durch äußeres Eis beschädigt | Standarder Außen-Test |
| 3 | Fallende Schmutzpartikel und windgetragener Staub | Regen, Schneeregen, Schnee | Nicht durch äußeres Eis beschädigt | Standarder Außen-Test |
| 3S | Fallende Schmutzpartikel und windgetragener Staub | Regen, Schneeregen, Schnee | Externe Mechanismen funktionieren weiter, wenn sie mit Eis beladen sind | Standarder Außen-Test |
| 4 | Fallende Schmutzpartikel und windgetragener Staub | Regen, Schneeregen, Schnee, Spritzer und von Schläuchen gerichtete Wasserstrahlen | Nicht durch äußeres Eis beschädigt | Standarder Außen-Test |
| 4X | Aufgewirbelter Staub | Als Typ 4 | Nicht durch äußeres Eis beschädigt | Zusätzlicher Korrosionsschutz |
Die Tabelle von NEMA weist darauf hin, dass Typ 3R-Gehäuse gelüftet werden können, weshalb 3R für Geräte geeignet ist, die Luft benötigen, aber nicht eine Schlauchverbindung. Der Korrosionsunterschied ist ein Test, nicht eine Kennzeichnung: NEMA 250 setzt jedes Freilandexemplar 600 Stunden Salzsprühnebel gegen ein G90 galvanisiertes Stahlprobe aus, und Typ 4X erhält weitere 200 Stunden im Vergleich zu einer 304 Edelstahlprobe. Für den vollständigen Vergleich Regen gegen Schlauch siehe NEMA 3R vs NEMA 4, und für das, was das X hinzufügt, siehe NEMA 4 vs 4X vs IP66.
In US-Installationen legt die NEC 110.28 fest, dass IP-Einstufungen keine Ersatz für Gehäuse-Einstufungen sind, also benötigt eine Außenspezifikation, die einen Typ 3R oder 4X verlangt, den NEMA-Typ und nicht nur einen IP-Code. Prüfen Sie die Ausgabe, die Ihre zuständige Behörde vorschreibt.
Sonne: die größte Wärmelast im Freien
Ein versiegeltes Gehäuse gibt Wärme nur durch seine Hülle ab, und draußen heizt die Sonne dieselbe Hülle. Eine thermische Anleitung eines Gehäuseherstellers gibt diese Entwerte an:
- Höchste Solareinstrahlung von etwa 97 W/ft² (etwa 1,040 W/m²) über weiten Teilen der Vereinigten Staaten, mit Umgebungsluft bis zu 104 °F (40 °C).
- Etwa 111 W/ft² (etwa 1,195 W/m²) und Luft über 104 °F in der trockenen, hohen Südwestregion. Höhenlage, Luftfeuchtigkeit und Luftverschmutzung beeinflussen diese Werte stärker als die Breitengrade.
- Reflexion von der Erdoberfläche und von benachbarten Flächen kann die Strahlungsbelastung um bis zu 30% erhöhen.
- Der Wind hilft, aber da er nicht garantiert werden kann, wird er in der Regel nicht in eine Worst-Case-Prüfung einbezogen.
Der gleiche Leitfaden erwähnt Telcordia GR-487, ein Testverfahren für die Solare Wärmelast an elektrischen und elektronischen Gehäusen: drei Seiten werden mit 70 W/ft² beleuchtet, während die Geräte laufen, und die gemessene Temperaturerhöhung über Umgebungstemperatur wird zu 115 °F (46 °C) addiert. Die Gesamtsumme darf die Nenntemperatur des am wenigsten toleranten Komponenten innerhalb nicht überschreiten. Sein Beispiel zeigt die Größenordnung: ein 24 × 20 × 12 in-Gehäuse in ANSI 61 grau, ohne Geräte, muss etwa 196 W abgeführt werden, um bei Umgebungstemperatur in der Sonne zu bleiben. Der Wärmerechenleitfaden für Gehäuse zeigt, wie Sie diese Solare Wärmelast zur Gerätehitze hinzufügen können.
Farbe und Oberfläche
Wie viel Sonnenlicht ein Gehäuse absorbiert, hängt von seiner Farbe, Oberfläche und Textur ab. Der Leitfaden weist darauf hin, dass die Absorption mit der Alterung der Oberfläche zunimmt. Sein Diagramm zeigt die Temperaturerhöhung über der Umgebungstemperatur, die allein durch die Sonne verursacht wird, ohne Wärme von Geräten:
| Oberfläche | Über der Umgebungstemperatur |
|---|---|
| Schwarz | etwa 50 °F (28 °C) |
| Grau (ANSI 61) | etwa 40 °F (22 °C) |
| Hellfarbig | etwa 28 °F (16 °C) |
| Metallisch | etwa 15 °F (8 °C) |
| Weiß | etwa 11 °F (6 °C) |
Die Lehre ist einfach: helle Oberflächen bleiben im Sonnenlicht kühler als dunkle, und jede Beschichtung absorbiert mit der Zeit mehr. Wenn Sie für ein maßgeschneidertes Gehäuse aus pulverbeschichtetem Kohlenstahl wählen, ist unsere Standardfarbe RAL 7035 hellgrau (andere Farben auf Anfrage). Das ist auch die Farbe der Gehäuse im folgenden Schutztest. Vermeiden Sie dunkle Farben für Gehäuse, die in voller Sonne stehen.
Schatten und Sonnenschutz
Der gleiche Hersteller beschreibt Schutzvorrichtungen als effektive und kostengünstige Methode, um den solarbedingten Wärmegewinn zu reduzieren. Bei seinem Test mit RAL 7035 hellgrauen Gehäusen in der Sonne erreichte das ungeschützte Gehäuse 119 °F (48 °C). Ein oberer Schutz reduzierte dies auf 114 °F (46 °C), und ein Schutz für Oberseite und Seiten auf 110 °F (43 °C), was der Hersteller als Reduktionen von etwa 25% und 46% der Temperaturerhöhung über der Umgebungstemperatur angibt. Ein weiterer Test eines Wandgehäuses mit Schutz, das die Oberseite, Seiten und Rückseite abdeckt, reduzierte die Erhöhung von 16.8 °F auf 7.3 °F, also etwa 56%. Ein Feldfall, Überhitzungsschutzschaltung bei einem Type 3R Gehäuse in der Sonne, zeigt die Reihenfolge der Lösungen: den Fehlerprotokoll des Antriebs lesen, mit geöffnetem Deckel laufen lassen als Test, dann Schutz oder gefilterte Belüftung hinzufügen.
In der Praxis:
- Montieren Sie es an einer schattigen Wand, wenn Sie eine Wahl haben, und halten Sie das Gehäuse von Oberflächen fern, die Sonnenlicht darauf reflektieren.
- Möglichst vermeiden Sie direktes Sonnenlicht auf Displays und HMI-Bereiche: sie verursachen Blendung und Hitze.
Wenn eine individuelle Konfiguration einen Schutzschirm, einen Tropfschutz oder Bohrungen für einen benötigt, fragen Sie dies in Ihrem Angebot an; was wir bauen oder bohren können, wird auf der angebotenen Zeichnung bestätigt.
Regen, Schnee und Eis
Typen 3, 3R, 4 und 4X dürfen nicht durch Eis auf der Außenseite beschädigt werden. Nur Typ 3S (und 3SX) benötigt zudem externe Betriebsmechanismen, wie ein Abschalthebel, um weiterhin zu funktionieren, wenn Eis vorhanden ist. Wenn ein Bediener in der Lage sein muss, Geräte durch eine Eisschicht abzuschalten, ist dies der Typ, den man wählen sollte; NEMA4 Enclosure bietet keinen Typ 3S an.
Wasser gelangt in Außen-Gehäuse durch die Öffnungen, nicht durch die Wände. Die NEMA-Vorschrift besagt, dass die Einstufung einer montierten Anlage durch ihre geringst einstufte Komponente begrenzt ist, und die Anschlussteile müssen einer Einstufung getestet werden, die mindestens der des Gehäuses entspricht. Daher:
- Führen Sie Kabel durch die untere Fläche, wo möglich, damit das Wasser von den Einstiegen wegläuft (unsere Empfehlung).
- Verwenden Sie Kabelverschraubungen, Hubs und Stecker, die mindestens die Einstufung des Gehäustyps tragen.
- Halten Sie die Türdichtung sauber und beschädigungsfrei und schließen Sie die Tür und Verschluss nach jedem Besuch.
Kälte und Kondensation
NEMA 250 umfasst keine Bedingungen wie Kondensation, die innerhalb des Gehäuses auftreten können, und IEC 60529 schließt dies ebenfalls aus. Im Freien ist die übliche Ursache ein warmer, feuchter Tag gefolgt von einer kalten Nacht: die Wände kühlen sich unter den Taupunkt der Luft im Inneren ab und Wasser bildet sich darauf. Ein Hersteller von Gehäusen erwähnt in seiner Heizungsleitfaden, dass ein System den ganzen Tag laufen kann und dann, wenn es abends heruntergefahren wird, der schnelle Temperaturabfall Kondensation und Korrosion verursachen kann.
Ein kleines thermostatgesteuertes Heizgerät oder ein für den Gehäusetyp ausgelegtes Entlüftungsventil deckt die meisten Anwendungsfälle ab. Beide von uns geprüften Methoden zur Heizungsauslegung verdoppeln in etwa den Wärmeverlustwert der Berechnung für ein im Freien bei bewegter Luft aufgestelltes Gehäuse. Niedrige Temperaturen sind ebenfalls ein Grund für eine Heizung, wenn Komponenten eine Mindestbetriebstemperatur aufweisen. Der Leitfaden zur Gehäusekondensation erläutert Taupunkt, Heizungsauslegung und Entwässerung.
Materialien, die für den Außenbereich geeignet sind
- Edelstahl: 304 für die meisten Inlandsstandorte; 316L für Küsten- und maritimen Luft, Enteisungssalz und chemische Anlagen. Siehe 304 vs 316L Edelstahl.
- Pulverbeschichteter Kohlenstoffstahl: robust und wirtschaftlich; die Beschichtung ist die Korrosionsschutzschicht, daher müssen Kratzer nachbearbeitet werden.
- Aluminium: leichter als Stahl; geben Sie die Oberflächenbehandlung für die Anwendung an.
- Polycarbonat und GFK: prüfen Sie die UV-Beständigkeit. UL 746C bewertet ein Kunststoffmaterial "f1" für den Außenbereich, wenn es beiden einer UV-Belastung (720 Stunden in einem doppelt abgeschirmten Kohlenstoffbogen oder 1,000 Stunden in einem Xenon-Arc-Wetterometer) und einer 7-day Wasseraussetzung bei 70 °C ohne signifikante Verluste von Entflammbarkeit, Ausfallsfestigkeit oder Festigkeitseigenschaften standgehalten hat.
Montage im Außenbereich: Wände, Stangen und Öffnungen
Die FAQ von NEMA weist darauf hin, dass NEMA 250 verlangt, dass viele typeneingestufte Gehäuse eine Befestigungsmöglichkeit außerhalb des elektrischen Innenraums haben, es sei denn, ein Zwischenträger oder ein Fuß wird verwendet. Das ist die Antwort von NEMA auf eine Frage bezüglich der Bohrung durch die Rückseite des Gehäuses und des Versiegeln der Bohrungen mit Silikon, und die finale Installation unterliegt immer der zuständigen Behörde. Nutzen Sie die externen Befestigungsfüße oder einen Träger, sowohl für die Wand- als auch für die Stabmontage. Der Gehäusebefestigungsleitfaden behandelt Stabsets, Anker und Türschlag.
Insekten und andere Schädlinge sind nicht Teil der IP-Klassifizierung: IEC 60529 überlässt die Schädlingsabwehr den Produktstandards. Ein abgedichtetes Type 4 oder 4X-Gehäuse mit allen Öffnungen durch geschlossene, vom Hersteller eingestufte Komponenten verfügt über keinen offenen Weg. Bei einem belüfteten Type 3R-Gehäuse empfehlen wir, gefilterte Lüftungsschlitze zu bestellen.
Unsere Einstufungen und individuelle Konfigurationen. NEMA4 Enclosure Wandgehäuse in 304 und 316L Edelstahl montieren sich auf vier externen Wandmontagefüßen und sind vom Hersteller mit NEMA 4X / IP66 eingestuft; nicht UL-gelistet. Individuelle Gehäuse werden in 304 oder 316L Edelstahl, pulverbeschichtetem Kohlenstoffstahl (RAL 7035; andere Farben auf Anfrage), Aluminium, Polycarbonat und GFK (die nichtmetallischen Materialien in standardisierten geformten Größen werden auf Ihre Layouts zugeschnitten), nach NEMA-Typ 1, 3R, 4, 4X, 6P, 12 oder 13 (Herstellerangaben für das spezifizierte Design), als Einzelstück gefertigt und innerhalb von 10 Werktagen weltweit geliefert, ab Genehmigung der Zeichnung. Wir schneiden die Öffnungen für die Kabelverschraubungen, Ablauföffnungen und Anschlüsse, die Sie angeben. NEMA testet, zertifiziert oder billigt keine Gehäuse.
Häufig gestellte Fragen
Welche NEMA-Einstufung benötige ich für ein Außen-Elektrik-Gehäuse?
Mindestens NEMA Typ 3R für Regen, Schnee und Hagel. Wählen Sie Typ 4, wenn das Gehäuse abgespritzt wird oder Windstaub sieht, und Typ 4X an der Küste, wo Enteisungssalz verwendet wird oder in chemischen und Abwasseranlagen.
Ist NEMA 3R wasserdicht?
Typ 3R schützt vor Regen, Schneeregen und Schnee und kann belüftet sein. Er wird nicht gegen Wasserstrahl getestet. Für Wasserstrahl oder windgetragenen Sprühnebel verwenden Sie Typ 4 oder 4X.
Wie heiß wird ein Gehäuse in der Sonne?
Es hängt von der Farbe, der Größe und der Hitze im Inneren ab. Ein Herstellerdiagramm zeigt, dass die Sonne allein eine schwarze Hülle um etwa 50 °F über der Umgebungstemperatur und eine weiße Hülle um etwa 11 °F erhöhen kann. Addieren Sie die Temperaturerhöhung durch die darin befindliche Ausrüstung oben drauf.
Helfen Sonnenschutzvorrichtungen wirklich?
Ja. Ein Hersteller berichtet über eine Reduktion der Temperaturerhöhung über Umgebungstemperatur um etwa 25% mit einem oberen Schutzblech und etwa 46% mit oberem und seitlichem Schutzblech, sowie um 56% bei der Sonnentemperaturerhöhung mit einem Wandmontage-Schutzblech, das den Oberseite, die Seiten und die Rückseite abdeckt.
Warum ist es in meinem versiegelten Außen-Gehäuse feucht?
Normalerweise Kondenswasser, nicht ein Leck. Feuchte Luft im Gehäuse kondensiert an den Wänden, wenn diese unter ihren Taupunkt abkühlen. Ein kleiner Heizer oder ein Ablauf mit der richtigen Leistung für das Gehäuse löst das in der Regel.
Kann ich ein NEMA 4X-Gehäuse durch Bohren der Rückseite montieren?
NEMA 250 verlangt, dass viele typeneingestufte Gehäuse eine Befestigungsmöglichkeit außerhalb des elektrischen Innenraums haben, wie z. B. Füße oder ein Träger. Nutzen Sie diese anstelle von Bohrungen durch die Rückseite und wenden Sie sich an Ihre zuständige Behörde.
Quellen
- NEMA, "NEMA Gehäustypen" (Typ 3, 3R, 3S, 3X, 4, 4X Definitionen; gelüftet 3R; mit Eis beladene Mechanismen; IEC 60529 umfasst keine Nagetiere oder Kondensation)
- NEMA, "NEMA FAQs: Gehäuse" (Q14 Salzwassernebel, Q15 schwächste Stelle, Q16 externe Montage, Q19 NEC 110.28)
- ANSI/NEMA 250-2020, Inhalt und Geltungsbereich (Kondensation im Gehäuse nicht abgedeckt)
- nVent HOFFMAN, Spec-00488, thermische Verwaltung (Sonnenstrahlungswerte, Reflexion, Farbchart, GR-487, Sonnenschutztest)
- nVent HOFFMAN, Spec-01113, Wandmontage-Sonnenschutztest
- Hammond Manufacturing, Auswahl von Heizprodukten (Nachtfeuchtigkeit, Faktor für Außenheizung)
- Rittal, Technisches Systemkatalog Klimakontrolle, Gehäuseheizungen (doppelter Ausgang für Außenmontage)
- UL Prospector, "Outdoor Suitability - UL 746C" (f1 und f2 Einstufungen (Herstellerangaben), UV- und Wasseraufnahme-Tests)
- IEC 60529 Ed. 2.2, Schutzgrade, die durch Gehäuse bereitgestellt werden (Geltungsbereich: Schädlinge, Feuchtigkeit, Sonneneinstrahlung und Vereisung ausgeschlossen)
