• info@nizianimejump.com

Category ArchiveElectrical enclosures review

Designing Enclosures that can Give Protection Against Water and Object Ingress

In this article, I want to share with you the knowledge that I have in designing and creating enclosures that should be able to withstand some of the extreme, harsh, and worse environmental hazards. This discussion would eventually bring us to the issue between NEMA and IP rating standards. Because these two standards most of the time brings confusion to how they work. With this in mind, this article is meant to somehow clear the air of confusion surrounding this subject. In order to make this more simpler, I will only use NEMA ratings for the majority of specifications but there are IP counterparts for the NEMA ratings I will mention. To make this article relatable.

As the writer of this article, I would like to make it to a point that I emphasized on the importance of the designers’ consideration on what they are trying to get in designing enclosure. Design engineers should make sure that their agendas in designing the enclosure should be clear. Are they trying to achieve environmental protection the enclosure can give? Or are they trying to comply to the formal standards and requirement of NEMA for electrical enclosures? The latter might have been greatly influenced by the owner of the company or the manager of operations.

With this in mind, the enclosures should be made sure that these will really deliver what they are designed for. There are several variables a design engineer should consider in choosing the right type of enclosure they should have for their company. There are basic enclousres that gives basic protection from any type of solid object ingress. A higher NEMA rating might mean that this enclosure will give higher protection. Unlike the IP ratings, NEMA rating will give the protection it can give aside from the water or solid object ingress.

The main difference between IP and NEMA, the latter gives the level of protection it gives for corrosion protection. For the enclosures that will be installed in very harsh environments, it is important that one of the basic needs for enclosure property is its capability to withstand corrosion. There will be also times that the enclosure will be parlty or totally submerged in water so any NEMA rating of 6 will be helpful.

With this in mind, NEMA enclosures types is primarily set to promote certain standardized product specifications for electrical devices. NEMA is designed to have specifications on how the enclosure should perform given the certain type of environment it will be exposed to. For harsh environment, it is recommended that type 6 will be used. Aside from these features, NEMA ratings are designed to:

1. Protecting personnel from hazardous internal parts Give protection for personnel that might be exposed to hazardous internal parts and;

2. to protect the enclosure against damage from harsh environmental hazards.

How System Integrator Delivers Value in Today’s Technology

The one great function of system integrators is they are in the industry to help companies solve automation problems. This happens by integrators giving the time, talent, and technology that is crucial to convert a plan into a completed company project. Once a manufacturing plant is prepared to make its operations bigger, the production systems should also upgrade its processes. However, the main question that should be answered is where in the part of the expansion a system integrator can help? 

To help companies answer this question, the Control System Integrators Association (CSIA) a body formed for independent, professional service providers that utilize hardware, software, and communications products are ready to give the clients within a specific industry the best options for systems integration. This includes control and information systems. With this in mind, this body dictates that the system integrators create design and implements complicated systems for the end users of the process in different industries. Such as manufacturing, process plants, and other industrial facilities. 

The Siemens Digital Factory is popular with their engineering capabilities and information technologies that helps businesses automate their manufacturing processes. This covers all types of businesses from the plant floor to the corporation and enterprise level. The automation processes enable the company owners and manufacturers have cost-efficient ways and practical energy use. In return, this helps in the increase in production while decreasing the harmful effects on the environment. 

There are articles that discusses about different system integrators. There is one case study that involves water and wastewater treatment plants. In this study, there is PLC involved. The project involves the replacement of the PLCs or programmable logic controllers. There is also converting protocols, upgrading supervisory control and data acquisition (SCADA) system both hardware and software. The second case involves PLC consolidation and the upgrade of SCADA software. With this in mind, both projects are really successful. 

The another case study shows how the users of the systems such as: insurance companies, system manufacturers, different government offices. These companies and offices can identify their need for a process safety system. This system should be designed, operated, and well maintained over its life cycle. In the article, they list the set of key codes and different standards that are very well applicable to the different process of other industries and they give different perspectives about the fulfillment of legacy systems. 

รู้เรื่อง NEMA Rating และ IP Rating


สวัสดีครับ ผมภูผา เก่งกล้า ผมจะมาให้ข้อมูลของกล่องจ่ายไฟฟ้านิระภัย

กล่องจ่ายไฟฟ้านิระภัย หรือ ในโซน อเมริกา เรียกว่า NEMA rating Box หรือ NEMA rating enclosure ซึ่งแตกต่างจาก ทางโซนยุโรปซึ่งใช้ อีกระบบมาตรฐาน เรียกว่า IP standard rating ซึ่งได้ชื่อเรียกกล่องว่า IP rating Box หรือ IP rating Enclosure นั่นเองครับ

ในประเทศไทยของเราก็นิยมใช้ ระบบ IP มากกว่า NEMA เรามาดูกันเลยดีกว่า ว่า ทั้งสองระบบใช้เกณฑ์อะไรบ้างในการจำแนก ระดับของ กล่อง เริ่มจาก NEMA standard กันก่อนเลยนะครับ

NEMA Standard Ratings

ทางด้านโซนทวีป อเมริกา ได้จำแนกระดับของกล่องออกเป็น 12 ระดับด้วยกัน คือ NEMA 1-10,12 และ 13 โดย ข้าม NEMA 11 ไปเลยครับ ในแต่ละระดับก็จะมีระดับย่อยๆอีกทีหนึ่งเพื่อบ่งบอกถึงลักษณะพิเศษของแต่ละตัว
การแบ่งระดับของ NEMA standard นั้นได้แบ่งตามความสามารถในการป้องกันสิ่งต่างๆที่อาจก่อให้เกิดอันตรายต่ออุปกรณ์ภายในกล่อง เช่น

    • น้ำ
    • วัตถุแข็ง
    • สนิม
    • ความเย็นจากน้ำแข็ง
    • แรงระเบิด
    • และอื่นๆ

น้ำ (ingress of water)

การป้องกันการเข้าถึงของน้ำก็แบ่งได้หลายระดับเลยทีเดียวครับ เช่น ฝน, หิมะตก, หิมะบนพื้น, การจมน้ำได้ หรือไม่ได้, จมได้ลึกเท่าไหร่ นานเท่าไหร่ ครับ

วัตถุแข็ง (Solid Objects)

การป้องกันจากวัตถุแข็งก็แบ่งออกเป็นหลายระดับเช่นกัน เช่น จากคนนี่แหละครับ การจับต้องจากมือหรืออุปกรณ์ต่างๆไปกระแทก, ผงฝุ่นที่อาจจะลอยเข้าไปได้, ดินที่ตกลงมา. การป้องกันจากวัตถุแข็งจะเรียงตามขนาดครับ ยิ่งกันขนาดได้เล็กเท่าไหร่ ยิ่งมีระดับมากเท่านั้น เรียกได้ว่ายิ่งเล็กยิ่งดีเลยทีเดียว ดังนั้น กล่องที่ดีจะสามารถกันฝุ่นละอองไม่ให้เข้าไปไปภายในกล่องได้ครับ

สนิม (Corrosion Resistance)

ความสามารถในการป้องกันสนิมนั้นจะขึ้นอยู่กับวัสดุที่เลือกใช้ในการสร้างกล่องไฟฟ้านั้นๆ วัสดุทั่วไปที่ใช้ก็เช่น Carbon steel, Aluminum, Plastic และ Stainless steel โดย Carbon steel enclosure นั้นไม่มีคุณสมบัติในการป้องกันสนิม แต่ Aluminum และ Stainless steel มีคุณสมบัติในการป้องกันสนิม พลาสติกนั้นเป็นอีกวัสดุหนึ่งที่คนเลือกใช้กันอย่างหลากหลายเช่นกัน แต่ต้องเลือกให้เข้ากับสภาพแวดล้อมที่เราจะใช้กล่องนั้นๆ

แรงระเบิด( Type 7 and 10 enclosures are designed to contain an internal explosion without causing an external hazard) 

แรงระเบิดไม่สามารถทำอันตรายอุปกรณ์ภายในได้ จะเป็นอีกระดับของการป้องกัน จะจัดอยู่ใน NEMA rating type 7 – 10 ครับ

ผมจะยกตัวอย่างที่เป็นกล่องที่คนให้ความสนใจโดยทั่วไปตามท้องตลาด ก็คือ NEMA tpye 3R, 4, 4X, 6 และ 6P นะครับ

NEMA type 3R

การป้องการการเข้าถึงจาก ของเหลว

จะให้ระดับการป้องกันน้ำโดยป้องกัน การเข้าถึงของ ฝน, หิมะที่ตกอยู่บนกล่องไม่สามารถทำอันตราย อุปกรณภายในได้

การป้องกันการเข้าถึงจาก ของแข็ง

ให้การป้องกันจาก เศษดินที่ตกลงมา และ การเข้าถึงของบุคคลที่เราไม่ต้องการให้เข้าถึง

NEMA type 4

การป้องกันการเข้าถึงจาก ของเหลว

กล่อง NEMA 4 นั้นจะให้การป้องกันที่ดีกว่า NEMA 3R โดยเพิ่มเรื่องของการป้องกัน การเป็นอันตรายจาก น้ำฝน, การฉีดน้ำตรงๆไปที่กล่อง และ การฉีดน้ำแบบกระจายไปที่กล่อง

การป้องกันการเข้าถึงจาก ของแข็ง

NEMA 4 จะให้ระดับการป้องกัน ของแข็ง ได้ดีกว่า type 3R อยู่พอสมควร ระดับการป้องกันที่สูงขึ้นจะสามารถป้องกัน วัตถุที่มีขนาดเล็กลงได้ดีขึ้น
Type 4 นี้จะให้การป้องกัน จาก เศษดิน ที่ตกลงมา และ เศษฝุ่นละออง ที่ปลิวอยู่รอบๆกล่องอีกด้วย

กล่องใส่อุปกรณ์ไฟฟ้า NEMA 4 Enclosure จึงสามารถวางไว้ในพื้นที่ภายนอกอาคาร หรือ กลางแจ้งได้ครับ

NEMA Type 4X

หลายๆคนอาจมีข้อสงสัย ว่า NEMA 4 ต่างจาก NEMA 4X อย่างไร
ระดับการป้องกันจาก “ของแข็ง” และ “ของเหลว” นั้นแทบไม่ได้ต่างกันเลยครับ แต่ที่ต่างคือ NEMA 4X นั้น ป้องกันสนิมครับ หรือ provide corrosion resistance นั่นเองครับ เนื่องจากวัสดุที่นำมาทำ กล่องนี้ เป็น Stainless steel ซะส่วนใหญ่ครับ

มาต่อกันเลยครับกับการยกระดับอีกขั้นของการป้องกันจาก น้ำฝน หรือ การฉีดน้ำโดนกล่อง เป็นการที่เราสามารถนำกล่องไปอยู่ใต้น้ำได้ 

NEMA type 6

กล่อง NEMA 6 นั้นให้ระดับการป้องกันจากน้ำ โดยสามารถ นำไปจมลงในน้ำได้ แต่ ในระยะเวลาหนึ่งไม่ได้ถาวรครับ และ ต้องดูจากระดับความสูงของน้ำด้วย เพราะ มีผลต่อแรงดันครับ กล่อง NEMA 6 นั้นส่วนใหญ่ ทำมาจาก carbon steel ครับซึ่งนั้นแหละครับ สามารถเป็นสนิมได้ ดังนั้น จึงเป็นที่มาของ NEMA 6P enclosure ครับ

NEMA Type 6P

กล่อง NEMA 6P นั้นสามารถ จมนำ้ได้ลึกกว่า และ ยาวนานว่า กล่อง NEMA 6 ครับ
ส่วนอะไรเป็นมาตรฐาน หรือ มีการทดสอบอย่างไรผมจะเขียนในบทความต่อๆไปครับ
กล่อง 6P นั่นสามารถเปรียบเที่ยบได้กับ IP68 standard

ยิ่งไปกว่านั้น Type 6P Enclosure ยังให้การป้องกันสนิมอีกด้วยครับ (provide corrosion resistance)

 ** ข้อมูลทั้งหมด สามารถอ่านได้จาก เว็ปไซต์ของ NEMA https://www.nema.org/Products/Documents/nema-enclosure-types.pdf เอง

หรือ https://en.wikipedia.org/wiki/NEMA_enclosure_types