В электрических щитах, шкафах управления и на подстанциях можно увидеть плоские медные полосы, соединяющие автоматы, рубильники и трансформаторы. Одни из них имеют цветную оболочку, другие — голый блестящий металл. Это гибкие медные шины, и главное различие между ними — наличие или отсутствие изоляции. На первый взгляд кажется, что изоляция нужна всегда: она защищает от случайного прикосновения и предотвращает короткие замыкания. Но на практике неизолированные шины тоже широко применяются, и у каждого из двух вариантов есть своя область использования, свои плюсы и минусы. В этой статье мы разберём, что такое гибкие шины в изоляции, как они устроены, чем отличаются от неизолированных и в каких случаях стоит выбирать тот или иной тип.
Что такое гибкая медная шина в изоляции
Гибкая медная шина в изоляции (часто обозначается аббревиатурой шмги — шина медная гибкая изолированная) — это токоведущее изделие, состоящее из пакета тонких медных пластин, покрытых слоем полимерной изоляции. В качестве изолирующего материала чаще всего используется поливинилхлорид (пвх). Изоляция плотно облегает медный пакет по всей длине и защищает его от внешних воздействий.
По своей сути это та же гибкая шина шмг, но с дополнительным слоем диэлектрика. Медная часть остаётся неизменной: те же тонкие пластины, набранные в пакет для обеспечения гибкости. А вот внешний вид и условия применения меняются кардинально.
Изолированные гибкие шины выпускаются различных цветов. Самый распространённый цвет — чёрный. Для шин заземления используется жёлто-зелёная изоляция. Цветовая маркировка позволяет быстро идентифицировать назначение шины в электрощите, что упрощает монтаж и обслуживание.
Что такое неизолированная гибкая медная шина
Неизолированная гибкая медная шина (обозначается шмг без буквы «и») — это точно такой же пакет медных пластин, но без внешней полимерной оболочки. Медный пакет остаётся открытым, то есть токоведущие части доступны для прикосновения и визуального осмотра.
Отсутствие изоляции не означает, что шина работает «голым» металлом в любых условиях. В электрощитах неизолированные шины располагают на определённом расстоянии от заземлённых частей и от других токоведущих элементов. Расстояние выбирается таким, чтобы исключить возможность перекрытия воздушного промежутка рабочим напряжением.
Неизолированные шины выглядят как блестящие медные полосы. Со временем медь может темнеть на воздухе, но это не ухудшает её электрических свойств, если контактные поверхности остаются чистыми.
Устройство гибкой шины в изоляции
Чтобы понять отличия, нужно сначала разобраться, как устроена гибкая шина в изоляции. Конструкция включает три основных элемента.
Первый элемент — токоведущая часть. Это пакет из нескольких тонких пластин электротехнической меди марки м1. Медь имеет чистоту более 99,9 процента, что обеспечивает минимальное электрическое сопротивление. Количество пластин может быть от двух до пятидесяти. Толщина одной пластины обычно составляет 0,2, 0,8 или 1 миллиметр. Ширина пластины варьируется от 9 до 120 миллиметров.
Второй элемент — изоляция. Она наносится поверх медного пакета методом экструзии или оплётки. Материал изоляции — поливинилхлорид (пвх). Пвх обладает высокими диэлектрическими свойствами, то есть он не проводит электрический ток. Он также устойчив к маслам, кислотам, щелочам и влаге. Рабочая температура пвх-изоляции — от -45 до +105 градусов цельсия.
Третий элемент — наконечники. Концы шины, которые подключаются к аппаратам, часто оснащаются плоскими медными наконечниками. Наконечники могут быть как неизолированными (голый металл), так и с частичной изоляцией. Они имеют отверстия для болтов, которыми шина крепится к клеммам автоматов, рубильников или трансформаторов.
Устройство неизолированной гибкой шины
Неизолированная гибкая шина устроена проще. У неё есть только два элемента: медный пакет из пластин и, в большинстве случаев, наконечники на концах. Изоляция отсутствует полностью.
Медный пакет ничем не покрыт. Отдельные пластины не склеены и не спаяны между собой по всей длине, они только механически соединены в пакет с помощью наконечников или обжимных втулок на концах. Благодаря этому шина сохраняет гибкость.
Отсутствие изоляции делает неизолированную шину более компактной в поперечном сечении — она тоньше, чем изолированная версия с тем же сечением меди, так как нет толщины пвх-слоя. Это может быть важно при монтаже в тесных отсеках электрощитов.
Главное отличие: электробезопасность
Самое существенное различие между изолированной и неизолированной гибкой шиной — это уровень электробезопасности.
Изолированная шина (шмги) полностью безопасна для случайного прикосновения. Пвх-оболочка выдерживает испытательное напряжение, поэтому даже если человек коснётся шины рукой, поражения током не произойдёт (при условии целостности изоляции). Это позволяет устанавливать изолированные шины в открытых щитах, куда имеют доступ операторы и обслуживающий персонал.
Неизолированная шина (шмг) находится под напряжением, и прикосновение к ней смертельно опасно. Поэтому неизолированные шины можно устанавливать только внутри закрытых распределительных устройств, где доступ посторонних исключён, либо на безопасном расстоянии от заземлённых частей. Обычно неизолированные шины монтируют за дверцами шкафов или на специальных изоляторах, поднимающих их на безопасную высоту.
Стандарты чётко разграничивают применение. В низковольтных комплектных устройствах (нку) неизолированные шины допустимы, если они размещены в отсеках, закрытых дверцами или съёмными панелями. Если же шина находится в открытой зоне, куда может дотянуться человек, она обязательно должна быть изолирована.
Отличия в защите от внешних воздействий
Второе важное различие — устойчивость к пыли, влаге, химическим веществам и механическим повреждениям.
Изолированная шина защищена от окружающей среды. Пвх-оболочка не пропускает влагу и пыль, что особенно важно при эксплуатации в загрязнённых помещениях или на улице. Изоляция также предохраняет медные пластины от коррозии. Даже если в воздухе есть пары кислот или щелочей, изоляция сохраняет металл целым.
Неизолированная шина не имеет такой защиты. Со временем на поверхности меди может образоваться оксидная плёнка. Это не критично для токоведущих частей — оксидная плёнка тонка и не ухудшает контакт, если поверхность не покрыта толстым слоем грязи. Но в агрессивных средах медь может корродировать быстрее. Кроме того, неизолированная шина не защищена от случайного падения инструмента или металлической стружки, которая может вызвать короткое замыкание.
Поэтому для «чистых» щитов в сухих отапливаемых помещениях часто используют неизолированные шины, а для влажных, пыльных и химически агрессивных сред — только изолированные.
Отличия в удобстве монтажа и обслуживания
С точки зрения монтажа у обоих типов есть свои преимущества.
Изолированная шина удобна тем, что её можно прокладывать вплотную к другим токоведущим частям и к металлическому корпусу шкафа. Изоляция предотвращает короткое замыкание даже при случайном касании. Это позволяет делать компактную раскладку внутри щита, экономя место.
Неизолированная шина требует соблюдения воздушных зазоров. Расстояние между неизолированной шиной и заземлённым корпусом должно быть не менее 10-20 миллиметров в зависимости от напряжения. Эти зазоры занимают дополнительное место. Зато неизолированную шину проще осматривать — не нужно сдирать изоляцию для проверки состояния меди.
При обслуживании изолированная шина требует осторожности: при повреждении изоляции её нужно восстанавливать или заменять шину целиком. Неизолированную шину при необходимости можно зачистить наждачной бумагой и использовать дальше.
Отличия в цене и доступности
Цена — ещё один важный фактор выбора.
Изолированная шина дороже неизолированной по двум причинам. Во-первых, дополнительная операция по нанесению изоляции увеличивает себестоимость. Во-вторых, более широкая номенклатура (разные цвета, разные типы изоляции) требует поддержания большего складского ассортимента.
Неизолированная шина дешевле. Производителю достаточно нарезать медный пакет нужной длины, запрессовать наконечники — и изделие готово. Именно поэтому в бюджетных проектах и в щитах, где шины закрыты дверцами, часто используют неизолированные версии.
Однако при выборе нужно смотреть на совокупные затраты. В изолированной шине не нужны дополнительные изоляторы и зазоры, что может удешевить сам шкаф. Иногда выигрыш в цене корпуса перекрывает разницу в стоимости шины.
Сравнение технических характеристик
Теперь сравним оба типа по ключевым параметрам.
По номинальному току: оба типа имеют одинаковые значения для одного и того же сечения меди. Изоляция не влияет на токопроводность, только на теплоотвод. В некоторых случаях изоляция может слегка ухудшать охлаждение, поэтому для изолированных шин допустимые токи иногда снижают на 5-10 процентов.
По гибкости: изолированная шина немного жёстче из-за слоя пвх, но разница незначительна. Обе шины легко изгибаются вручную.
По устойчивости к перегреву: неизолированная шина при перегрузке просто потемнеет, но продолжит работать. Изолированная шина при перегреве выше 105 градусов может расплавить изоляцию, что приведёт к короткому замыканию. Поэтому изолированные шины требуют более тщательного контроля нагрузки.
По стойкости к ультрафиолету: неизолированная медь на солнце темнеет, но это не страшно. Пвх-изоляция на солнце стареет, становится хрупкой и трескается. Для уличного применения нужны изолированные шины со специальными уф-стойкими оболочками.
Где применяют изолированные гибкие шины
Изолированные шины (шмги) незаменимы в следующих случаях.
Первое — открытые распределительные щиты. Если персонал может случайно коснуться шин, изоляция обязательна. Это требование правил безопасности.
Второе — подключение передвижного оборудования. Шины часто используют для соединения трансформаторов с шинопроводами на подвижных платформах. Изоляция предотвращает замыкание при вибрации.
Третье — агрессивные среды. В химических цехах, на морских платформах, в животноводческих комплексах (аммиак) изоляция защищает медь от коррозии.
Четвёртое — высокая влажность. В неотапливаемых помещениях с конденсатом неизолированная шина может покрыться влагой, что снизит сопротивление изоляции. Изолированная шина защищена.
Пятое — заземление. Шины заземления с жёлто-зелёной изоляцией однозначно идентифицируются и защищают от случайного обрыва при касании.
Где применяют неизолированные гибкие шины
Неизолированные шины (шмг) остаются лучшим выбором в следующих случаях.
Первое — закрытые шкафы и панели. Если шины находятся за дверцей, доступ к ним имеет только обученный персонал при отключённом напряжении. Изоляция не нужна.
Второе — высокие токи и стеснённые условия. Отсутствие изоляции позволяет уложить шины плотнее, если соблюдены воздушные зазоры. Иногда это единственный способ разместить все соединения.
Третье — бюджетные проекты. Неизолированные шины дешевле, и если нет требований безопасности к изоляции, экономия оправдана.
Четвёртое — соединения внутри аппаратов. Например, внутри силовых выключателей или контакторов производители часто используют неизолированные гибкие шины, которые не видны пользователю.
Пятое — системы с естественной вентиляцией. Неизолированная шина лучше отводит тепло, что важно при токах, близких к предельным.
Примеры из практики
Первый пример. Вводной распределительный щит жилого дома. Щит закрыт металлической дверцей, доступ есть только у электрика. Внутри щита используются неизолированные гибкие шины для соединения вводного автомата с шинами распределения. Экономия средств и места.
Второй пример. Шкаф управления на открытой площадке химического завода. В воздухе присутствуют пары кислот. Персонал работает в защитных костюмах, но щит периодически открывается. Здесь используются только изолированные гибкие шины с пвх-оболочкой, стойкой к химической среде.
Третий пример. Подключение трансформатора к шинопроводу в подвижной лаборатории. Трансформатор вибрирует, и жёсткое соединение ненадёжно. Установлена гибкая медная шина в изоляции (шмги). Изоляция защищает от случайного прикосновения при вибрации и от попадания металлической стружки.
Четвёртый пример. Сборочный цех электрощитового завода. Все щиты собираются с неизолированными гибкими шинами внутри, а лицевые панели с приборами отделены изолированными проводами. После сборки щиты закрываются дверцами, и неизолированные шины оказываются в безопасной зоне.
Частые ошибки
Ошибка первая — использование неизолированной шины в открытом щите. Это прямое нарушение правил безопасности и риск поражения током.
Ошибка вторая — использование изолированной шины без учёта нагрева. При токе, близком к предельному, изоляция может перегреться и расплавиться.
Ошибка третья — прокладка неизолированной шины вплотную к заземлённому корпусу. Даже при напряжении 220 вольт нужен зазор не менее 10-15 миллиметров.
Ошибка четвёртая — повреждение изоляции при монтаже. Затяжка болтов на наконечниках и прокладка шины должны быть аккуратными, чтобы не порвать пвх-оболочку.
Ошибка пятая — применение изолированных шин на солнце без уф-защиты. Обычный пвх выдерживает ультрафиолет не более 1-2 лет, после чего трескается.
Гибкие медные шины в изоляции и неизолированные — это не взаимозаменяемые детали, а два разных инструмента для разных задач.
Изолированная шина (шмги) — это безопасность и защита. Её можно трогать, она не боится пыли и влаги, её можно прокладывать вплотную к другим деталям. Главное ограничение — температура (до 105 градусов) и ультрафиолет. Она дороже и чуть хуже отводит тепло.
Неизолированная шина (шмг) — это простота и дешевизна. Она лучше отводит тепло, компактнее в сечении, её легко осматривать и чистить. Но она требует соблюдения воздушных зазоров и безопасного расположения — либо за дверцей, либо на изоляторах.
Выбор между ними диктуется тремя факторами: безопасность доступа, условия среды и бюджет. Если щит открыт, среда агрессивна или требуется компактная раскладка — берите изолированную шину. Если щит закрыт, среда сухая и бюджет ограничен — неизолированная шина будет правильным решением. В любом случае помните о правилах монтажа и о том, что главное в электротехнике — безопасность.
