NEMA 4 vs. 4X: Hauptunterschiede für eine optimale Gehäuseauswahl

Einführung

Der Schutz elektrischer und elektronischer Teile vor verschiedenen Umwelteinflüssen ist entscheidend für die optimale und sichere Funktion der Geräte. Die Auswahl des richtigen Schutzgehäuses ist daher eine sehr wichtige Entscheidung, vor allem wenn es um das in Nordamerika übliche NEMA-Einstufungssystem geht. Obwohl es eine klare Unterscheidung zwischen den verschiedenen NEMA-Klassen gibt, wird oft zwischen zwei spezifischen Einstufungen unterschieden: NEMA 4 und NEMA 4X.

Obwohl beide einen angemessenen Schutz gegen Wasser und Staub bieten sollen, gibt es einen wesentlichen Unterschied, der ihre Anwendung bestimmt. Wird dieser Unterschied nicht beachtet, kann dies zu zusätzlichen Kosten oder, schlimmer noch, zu einem frühzeitigen Ausfall der Geräte führen.

In diesem Dokument wird versucht, eine klare Unterscheidung zwischen NEMA 4 und NEMA 4X-Gehäusen zu treffen, um sicherzustellen, dass der Leser mit dem notwendigen Wissen ausgestattet ist, um das richtige Gehäuse für seine spezifischen Arbeitsbedingungen auszuwählen.

Was sind NEMA 4 und NEMA 4X?

NEMA-Gehäuseklassen werden verwendet, um den Grad des Schutzes vor Feststoffen, Flüssigkeiten und anderen Umgebungsbedingungen sowie die Zugänglichkeit von Gefahrenbereichen zu beschreiben. Interessieren Sie sich für die Unterschiede zwischen NEMA 12 und NEMA 3R? Besuchen Sie bitte https://www.tzrmetal.com/nema-12-vs-nema-3r/. NEMA 4 und NEMA 4X bedeuten beide ein hohes Schutzniveau, das für die meisten Innen- und Außenbereiche, die nicht gefährlich sind, geeignet ist.

NEMA Typ 4

Gemäß NEMA 250 ist ein Gehäuse des Typs 4 für Innen- und Außenanwendungen geeignet. Es bietet ein hohes Maß an Schutz gegen feste Fremdkörper wie z. B.:

• Fallende Erde
• Vom Wind verwehter Staub
• Regen, Schneeregen, Schnee
• Sprühendes Wasser
• Schlauchgeleitetes Wasser (getestet nach NEMA 250).
• Externe Eisbildung (unbeschädigt durch)

Ein NEMA 4-Gehäuse ist nahezu staub- und wasserdicht und kann abgewaschen werden, so dass es sich für Bereiche eignet, in denen es gewaschen wird oder Witterungseinflüssen ausgesetzt ist.

NEMA Typ 4X

Ein NEMA-Typ 4X-Gehäuse weist alle Merkmale eines NEMA-Typ 4-Gehäuses auf, jedoch mit einem zusätzlichen Merkmal: dem Schutz vor Korrosion. Das "X" bezieht sich insbesondere auf diese zusätzliche Schutzfunktion.

Daher bietet ein NEMA 4X-Gehäuse:

• Alle NEMA-Typ-4-Schutzvorrichtungen (Staub, verschiedene Wasserbelastungen).
• Ein zusätzlicher Schutz gegen Korrosion.
• Schutz vor Schäden durch äußere Eisbildung.

Diese zusätzliche Korrosionsbeständigkeit macht NEMA 4X in Bereichen erforderlich, in denen Chemikalien, Salzgehalt oder andere aggressive Substanzen das Gehäusematerial angreifen können. Diese Beständigkeit hängt in hohem Maße vom Material ab, das für die Konstruktion des Gehäuses verwendet wird. Es ist wichtig zu beachten, dass beide Einstufungen nur für Nicht-Gefahrenbereiche gelten; für Gefahrenbereiche werden andere NEMA-Typen verwendet (7, 8, 9).

NEMA 4 vs. 4X: Der kritische Faktor "X" wird erklärt

Der einzige Unterschied zwischen NEMA 4 und NEMA 4X besteht darin, dass bei letzterem ein Korrosionsschutz vorgeschrieben ist. Dieser "X"-Faktor berücksichtigt die Anfälligkeit der Gehäusematerialien für eine Beeinträchtigung in rauen Umgebungen.

Obwohl NEMA-4-Gehäuse vor Verunreinigungen schützen, sind ihre Konstruktionsmaterialien (häufig lackierter Kohlenstoffstahl) nicht korrosionsbeständig. In Küstengebieten mit viel Salzsprühnebel, in chemischen Verarbeitungsbetrieben mit Dämpfen und verschütteten Flüssigkeiten oder in Lebensmittelbetrieben mit Desinfektionsmitteln kann ein Standard-NEMA-4-Gehäuse rosten oder beschädigt werden. Dadurch werden seine Struktur und seine Dichtungsfähigkeit geschwächt, was dazu führt, dass die inneren Teile freigelegt werden.

NEMA 4X wirkt dem direkt entgegen. Die Norm fordert Materialien, die von Natur aus resistent gegen die üblichen Korrosionsmittel sind. Dadurch wird sichergestellt, dass das Gehäuse nicht nur seinen Inhalt schützt, sondern auch seine physikalische Struktur während seiner gesamten Nutzungsdauer in einer korrosiven Umgebung beibehält.

Es ist wichtig zu beachten, dass der Begriff der Korrosionsbeständigkeit nicht absolut ist, sondern sich vielmehr auf die korrosive Umgebung und das NEMA 4X-Material bezieht. Verschiedene Arten von rostfreiem Stahl haben einen unterschiedlichen Grad an Beständigkeit gegen bestimmte Chemikalien, während nichtmetallische Materialien wie Glasfaser oder Polycarbonat ebenfalls ihre eigenen Beständigkeitsgrade haben. Daher ist es von entscheidender Bedeutung, die jeweiligen korrosiven Umgebungsfaktoren zu ermitteln, um das richtige NEMA 4X-Gehäuse auswählen zu können.

Mit anderen Worten: Wenn die Betriebsumgebung wahrscheinlich zu Korrosion am Gehäuse selbst führt, ist NEMA 4X erforderlich. Wenn die Hauptbedrohungen Staub, Wasser und Wetter mit wenig oder keinen korrosiven Komponenten sind, kann NEMA 4 ausreichend sein.

NEMA 4 vs. 4X: Materialien im Vergleich

Die funktionalen Anforderungen, insbesondere die Korrosionsbeständigkeit, bestimmen die für NEMA 4 und 4X-Gehäuse verwendeten Materialien.

NEMA 4-Gehäusematerialien

• Lackierter Kohlenstoffstahl: Die häufigste Option. Die erste Verteidigungslinie gegen Feuchtigkeit ist eine Lackschicht, bei der es sich um eine Pulverbeschichtung oder einen Nasslack handeln kann. Die Farbe kann beschädigt werden, was ihre Haltbarkeit beeinträchtigt, insbesondere wenn sie in Bereichen eingesetzt wird, die häufig Feuchtigkeit ausgesetzt sind, oder wenn sie in Außenanlagen verwendet wird.
• Verzinkter Stahl: Eine Zinkbeschichtung ist hinsichtlich der Korrosionsbeständigkeit besser als ein Anstrich, ist aber nicht immun gegen Korrosion und kann unter bestimmten chemischen Bedingungen korrodieren.
• Aluminium: Einige von ihnen sind resistent gegen atmosphärische Korrosion und haben ein geringes Gewicht, können aber weniger stabil sein als Stahl und sind anfällig für bestimmte chemische oder galvanische Korrosion.

Diese Materialien bieten Schutz gegen NEMA 4-Testumgebungen, sind aber auf Dauer nicht resistent gegen korrosive Stoffe.

NEMA 4X-Gehäusematerialien

Diese Materialien sind von Natur aus korrosionsbeständig:

• Rostfreier Stahl: Ein beliebtes Material, das aufgrund seiner Festigkeit und Rostbeständigkeit häufig verwendet wird.
  • Typ 304:Dies ist die vielseitigste Sorte, die in einer Vielzahl von Lebensmittel-, Pharma- und Industrieumgebungen eingesetzt wird, die häufiges Abwaschen, aber keinen hohen Chloridgehalt erfordern.
  • Typ 316: Im Vergleich zur Grundqualität ist er beständiger gegen Chloride (Salz) und eignet sich daher für den Einsatz in der Schifffahrt, in Abwässern und in bestimmten chemischen Umgebungen. Es ist wichtig, dass das Schweißen und die Endbearbeitung von rostfreiem Stahl korrekt ausgeführt werden, damit die Eigenschaften des Materials erhalten bleiben.
• Glasfaserverstärktes Polyester (FRP): Es hat eine ausgezeichnete chemische Beständigkeit, ein geringes Gewicht und eine hohe elektrische Leitfähigkeit. Es wird häufig in der chemischen Industrie und anderen Außenanlagen verwendet. Für die langfristige Verwendung im Freien sind möglicherweise UV-Stabilisatoren erforderlich.
• Polycarbonat: Hohe Schlagfestigkeit, UV-Stabilität und gute chemische Beständigkeit (variabel). Geringes Gewicht und übliche Verwendung in Instrumenten oder Schalttafeln.
• Aluminium-Legierungen: Einige spezielle Typen erfüllen die 4X-Normen, insbesondere für Schiffsanwendungen, die Korrosionsbeständigkeit und geringes Gewicht bieten.

Bei der Auswahl des richtigen NEMA 4X-Materials ist es entscheidend, die Beständigkeit des Materials gegenüber bestimmten Chemikalien, Temperaturen, UV-Strahlung, Stößen und Kosten zu berücksichtigen. Die Qualität der Verarbeitung, der Dichtungen und der Hardware ist ebenfalls entscheidend für die langfristige Einhaltung der NEMA-Norm.

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NEMA 4 vs. 4X: Kostenüberlegungen

Der Preis ist in der Regel der Hauptunterschied zwischen NEMA 4 und 4X. Im Allgemeinen sind NEMA 4X-Gehäuse in der Anfangsphase teurer als NEMA 4-Gehäuse, was auf die Kosten für Edelstahl oder andere Polymere zurückzuführen ist, die für die Konstruktion des Gehäuses verwendet werden, im Vergleich zu mit einer Schutzschicht überzogenem Kohlenstoffstahl.

Es ist jedoch nicht sehr klug, sich nur auf die Anschaffungskosten zu konzentrieren. Eine Analyse der Gesamtbetriebskosten (Total Cost of Ownership, TCO) bietet eine bessere Perspektive. Bei den TCO handelt es sich um die anfänglichen Kosten des Produkts plus die Kosten für den Betrieb während der gesamten Lebensdauer, die Wartungskosten und die Kosten für Ausfälle.

Obwohl das NEMA 4-Gehäuse anfänglich billiger ist, wenn es in einer korrosiven Umgebung verwendet wird, kann es zu Problemen führen:

• Korrosion führt zu einem frühzeitigen Ausfall des Gehäuses und der Dichtungen.
• Kostspielige Schäden an internen Geräten.
• Erhebliche betriebliche Ausfallzeiten und Produktionsausfälle.
• Die Kosten für den wiederholten Austausch des Gehäuses und die damit verbundenen Arbeitskosten.
• Potenzielle Sicherheitsgefahren.

Die Auswahl des richtigen NEMA 4X-Gehäuses für die richtige Umgebung kann anfangs teurer sein, führt aber zu niedrigeren Gesamtbetriebskosten:

• Verlängerte Lebensdauer aufgrund der Haltbarkeit des Materials.
• Geringerer Wartungsbedarf aufgrund von Korrosion.
• Zuverlässiger, kontinuierlicher Schutz für interne Komponenten.
• Minimierung des Risikos kostspieliger Ausfallzeiten.

Die beste Lösung ist eine, die richtig auf die Umgebung abgestimmt ist, um die Gefahren einer Unterplanung und die Ineffizienz einer Überplanung zu minimieren.

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NEMA 4 vs. NEMA 4X: Umfassende Vergleichstabelle

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Standardgehäuse nach NEMA 4 und 4X sind nicht immer für bestimmte Projekte geeignet, wenn man die Größe, die Anordnung der Komponenten oder die Montage berücksichtigt. Der Versuch, Standardeinheiten zu verwenden, führt zu ineffizienten Kompromissen, die zu einer schlechten Raumnutzung führen und die strukturelle Integrität eines Gehäuses gefährden können. In Fällen, in denen spezielle Metallgehäuse für bestimmte Anwendungen und in Übereinstimmung mit den NEMA-Spezifikationen hergestellt werden müssen, ist eine Spezialanfertigung die richtige Wahl.

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NEMA 4 vs. 4X: Anwendungsszenarien im Vergleich

Die Entscheidung zwischen NEMA 4 und 4X basiert auf dem Vorhandensein oder Nichtvorhandensein von korrosiven Substanzen.

Typische NEMA 4-Anwendungen (Korrosion ist kein wichtiger Faktor):

• Allgemeine Fertigung: Schalttafeln in normaler Industrieumgebung, wo sie Staub oder nicht korrosiven Abwaschmitteln ausgesetzt sind.
• Infrastruktur im Freien (nicht küstennah/chemisch): Verkehrssignale und andere Steuergeräte, Gehäuse, Schränke und Kästen, die sich im Freien, aber nicht in Meeresnähe oder in der Nähe von Chemikalien befinden.
• Innenbereich Nicht-korrosiv waschbar: Bereiche, die mit einem Wasserschlauch ohne Chemikalien gewaschen werden.
• Lagerhaltung und Logistik: Automatisierung von Förderanlagen, Sortieranlagen.

Häufige Verwendungen von NEMA 4X-Gehäusen (Korrosion ist ein Thema):

• Essen & Trinken: Aufgrund der ständigen Verwendung von Wasser und Desinfektionsmitteln müssen die Gehäuse NEMA 4X sein, manchmal auch aus Edelstahl.
• Pharmazeutika: Ähnliche Anforderungen an die Reinigungsfähigkeit und Beständigkeit gegen Prozess-/Reinigungschemikalien.
• Abwasserbehandlung: Bei Einwirkung von Feuchtigkeit, H₂S und Chlor ist NEMA 4X vorgeschrieben (Glasfaser oder Edelstahl Typ 316 üblich).
• Chemische Beständigkeit: Einige der chemischen Dämpfe/verschütteten Chemikalien sind gefährlich und das verwendete Material muss gegen diese Chemikalien resistent sein.
• Marine/Küste: Salzsprühnebel erfordert NEMA 4X (Typ Edelstahl 316, geeignetes Aluminium oder Glasfaserkabel).
• Zellstoff und Papier: Für ätzende Verarbeitungschemikalien ist NEMA 4X erforderlich.
• Landwirtschaft: Zähflüssige Dämpfe, wie z. B. Ammoniak in Tierhaltungsanlagen, erfordern NEMA 4X.

Die Umweltanalyse ist bei jedem Projekt sehr wichtig. Zu den Faktoren, die dabei berücksichtigt werden sollten, gehören Verunreinigungen in der Luft, Reinigungsmethoden, Temperatur und Feuchtigkeit. Wenn die Bedingungen grenzwertig sind, bietet NEMA 4X ein höheres Maß an Schutz.

Letzter Gedanke: Die Auswahl Ihres idealen NEMA-Gehäuses

Bei der Entscheidung zwischen NEMA 4 und NEMA 4X muss man die Anwendungsumgebung, die Materialeigenschaften und die Kosten berücksichtigen. Beide bieten einen identischen, hochgradigen Schutz gegen das Eindringen von Staub und Wasser, der für raue Bedingungen geeignet ist.

Der Hauptunterschied ist das "X", das für den zusätzlichen Korrosionsschutz steht, der durch bestimmte Materialien in NEMA 4X-Gehäusen geboten wird.

Um die optimale Wahl zu treffen, fragen Sie:

• Reicht es aus, nur staub- und wasserdicht (abspritzsicher) zu sein? (Wenn ja, erfüllen sowohl 4 als auch 4X die Kriterien in diesem Punkt).
• Ist das Gerät Chemikalien, Salz oder anderen aggressiven Reinigungsmitteln ausgesetzt? (Wenn ja, ist NEMA 4X erforderlich).
• Ist es notwendig, einige Eigenschaften des Materials zu berücksichtigen (Gewicht, Schlagfestigkeit)? (Leitfaden für die Auswahl unter den 4X-Materialoptionen).
• Wie hoch ist das Budget unter Berücksichtigung der Gesamtbetriebskosten (TCO)? Dabei handelt es sich um einen Kompromiss zwischen den anfänglichen Kosten des Produkts und der langfristigen Haltbarkeit des Produkts.
• Sollte man Standardgrößen verwenden oder sollte man sich für eine individuelle Anpassung entscheiden? (Wenn Standardkompromisse anwendbar sind, oder wenn sie nicht anwendbar sind, dann sollten kundenspezifische Optionen in Betracht gezogen werden).

Durch den Vergleich der Umgebungsbedingungen mit den Schutzniveaus wird das richtige NEMA-Gehäuse ausgewählt, um Ihre Geräte zu schützen und eine langfristige Funktionalität zu gewährleisten.