Лотки стеклопластиковые: конструкция, свойства и применение в электротехнических системах
Лоток стеклопластиковый представляет собой элемент кабеленесущей системы, предназначенный для прокладки, механической защиты и поддержки силовых, осветительных и контрольных кабелей, а также проводов. Основным материалом изготовления служит стеклопластик – композит на основе стекловолокна и полиэфирной или эпоксидной смолы, отверждаемой при высокой температуре. Данная технология обеспечивает уникальный набор физико-химических и эксплуатационных характеристик, делающих продукцию востребованной в специфических условиях.
Материаловедческая основа и технология производства
Стеклопластик (FRP – Fiber Reinforced Plastic) – это композитный материал, где армирующим элементом выступают нити стекловолокна, а связующим – термореактивная смола (чаще всего полиэфирная, изофталевая или винилэфирная). Процесс производства лотков обычно осуществляется методом пултрузии – непрерывного протягивания армирующих волокон через ванну со смолой и далее через нагретую формообразующую фильеру. Это обеспечивает:
- Высокую продольную механическую прочность.
- Постоянство геометрического профиля по всей длине изделия.
- Гладкую, маростойкую поверхность с низким коэффициентом трения.
- ГОСТ Р 52868-2007 (МЭК 61537:2006) «Системы кабельные лотковые. Общие технические требования». Основополагающий стандарт, определяющий классификацию, типы, механические и электрические испытания.
- СП 256.1325800.2016 «Электроустановки жилых и общественных зданий. Правила проектирования и монтажа» (упоминает требования к кабеленесущим системам).
- ПУЭ 7-е издание (Главы 2.1, 2.3, 3.4) – определяют требования к прокладке кабелей в лотках, включая вопросы заполнения, крепления, обеспечения пожарной безопасности.
- Стандарты пожарной безопасности: Лотки должны соответствовать требованиям по распространению пламени. Материал относится к группе горючести Г1 (трудногорючие) или НГ (негорючие – при специальных составах смол).
- 10-6 1/°C), предусматривая компенсационные зазоры на длинных прямых участках.
Альтернативным методом является ручная или механизированная выкладка с последующим отверждением в форме, что позволяет создавать изделия сложной конфигурации, такие как тройники, углы, переходы.
Ключевые технические характеристики и преимущества
Эксплуатационные параметры стеклопластиковых лотков определяют сферу их преимущественного применения.
Коррозионная стойкость
Лотки абсолютно инертны к воздействию влаги, солей, щелочей, кислот, агрессивных газов и паров. Они не подвержены электрохимической коррозии, что исключает необходимость в покраске или гальваническом покрытии. Это критически важно для объектов химической, нефтегазовой, целлюлозно-бумажной промышленности, для установок в морской воде и прибрежных зонах.
Диэлектрические свойства
Стеклопластик является изолятором, не проводит электрический ток. Это свойство исключает риск возникновения блуждающих токов, повышает электробезопасность систем, позволяет использовать лотки в качестве элемента дополнительной изоляции или в зонах с особыми требованиями к электромагнитной совместимости.
Малое удельное вес
Плотность стеклопластика составляет 1600-2000 кг/м³, что примерно в 4 раза меньше, чем у стали. Это существенно облегчает транспортировку, погрузочно-разгрузочные работы и монтаж, снижает нагрузку на несущие конструкции зданий и сооружений.
Прочность и жесткость
Несмотря на малый вес, лотки обладают высокой удельной прочностью (отношение прочности к плотности), сравнимой со сталью. Они выдерживают значительные механические нагрузки на изгиб и сжатие. Длительный предел рабочей температуры обычно составляет от -60°C до +180°C, материал не теряет свойств при резких перепадах температур.
Атмосферостойкость и долговечность
Материал устойчив к ультрафиолетовому излучению (при наличии УФ-стабилизаторов в составе смолы), не выцветает и не разрушается под воздействием погодных факторов. Расчетный срок службы в неагрессивных средах превышает 25 лет.
Типы и конструктивное исполнение лотков
Номенклатура стеклопластиковых лотков повторяет основные типы металлических, но с учетом особенностей материала.
| Тип лотка | Конструктивные особенности | Преимущества и сфера применения |
|---|---|---|
| Лестничный (решетчатый) | Состоит из двух параллельных несущих боковых профилей (тетив), соединенных поперечными перекладинами (ступеньками) с регулярным шагом. | Максимальная вентиляция и охлаждение кабелей. Легкость визуального контроля. Минимальный вес и парусность. Идеален для прокладки большого количества силовых кабелей на открытом воздухе, в тоннелях, на технологических эстакадах. |
| Коробчатый (сплошной) | Имеет сплошное дно и, как правило, сплошные или перфорированные боковые стенки. Может комплектоваться съемной крышкой. | Максимальная механическая защита кабелей от внешних воздействий (падение предметов, пыль, грязь, брызги). Защита от распространения пламени. Применяется внутри помещений, в т.ч. с повышенными требованиями к чистоте, на объектах пищевой и фармацевтической промышленности. |
| Перфорированный | Дно и/или боковые стенки имеют регулярную перфорацию (отверстия круглой, овальной или прямоугольной формы). | Компромисс между защитой и вентиляцией. Улучшенный отвод тепла по сравнению с коробчатым лотком. Снижение веса. Применяется в электротехнических помещениях, на производственных площадках. |
| Кабельный канал (мини-лоток) | Небольшого сечения, обычно коробчатого типа, с плотно закрывающейся крышкой на защелках. | Для прокладки слаботочных, контрольных, телекоммуникационных кабелей, проводки систем АСУ ТП. Обеспечивает защиту от электромагнитных помех (в комбинации с металлическими экранами) и организацию кабельного пространства. |
Нормативная база и стандарты
Проектирование и монтаж систем на основе стеклопластиковых лотков регламентируется рядом нормативных документов:
Особенности монтажа и эксплуатации
Монтаж систем имеет специфику, обусловленную свойствами стеклопластика.
Резка и обработка
Лотки легко режутся ручной ножовкой по металлу, углошлифовальной машиной («болгаркой») с абразивным или алмазным диском. Места реза рекомендуется обработать абразивной шкуркой для удаления заусенцев. При сверлении отверстий под крепеж следует использовать острые сверла по металлу или керамике на средних оборотах.
Крепление и соединение
Для сборки трасс используются стандартные соединительные элементы (муфты, углы, тройники) из того же материала. Крепление к строительным конструкциям осуществляется с помощью штатных металлических или стеклопластиковых кронштейнов, подвесов, стоек. Важно учитывать больший, чем у стали, коэффициент линейного теплового расширения (около 20-25
Заполнение кабелями
Допустимая степень заполнения лотка кабелями регламентируется ПУЭ. Для силовых кабелей, прокладываемых пучками, она обычно не должна превышать 40% площади поперечного сечения лотка. Это обеспечивает нормальный теплоотвод и возможность добавления или замены кабелей.
Сравнительный анализ с лотками из других материалов
| Параметр | Лоток стеклопластиковый | Лоток стальной оцинкованный | Лоток алюминиевый | Лоток из нержавеющей стали |
|---|---|---|---|---|
| Стойкость к коррозии | Очень высокая | Средняя (зависит от толщины цинкового слоя) | Высокая (пассивируется на воздухе) | Очень высокая |
| Вес | Очень низкий | Высокий | Низкий | Высокий |
| Прочность | Высокая | Очень высокая | Средняя | Очень высокая |
| Электропроводность | Диэлектрик | Проводник | Проводник | Проводник |
| Стоимость | Средняя-высокая | Низкая | Высокая | Очень высокая |
| Основная сфера применения | Агрессивные среды, объекты ОПК, взрывоопасные зоны, УВЧ-установки | Общепромышленное применение внутри сухих помещений | Объекты с критичным весом, пищевая промышленность | Сверх-агрессивные среды, фармацевтика, «чистые» помещения |
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
1. Можно ли использовать стеклопластиковые лотки в качестве системы уравнивания потенциалов (СУП)?
Нет, категорически нельзя. Поскольку стеклопластик является диэлектриком, он не может выполнять функцию проводящего элемента СУП. Для этих целей необходимо предусмотреть отдельный заземляющий проводник (шину), прокладываемый вдоль лотка и присоединяемый к каждой его секции металлическим крепежом или специальными перемычками для обеспечения непрерывности цепи.
2. Как стеклопластиковые лотки ведут себя при пожаре? Выделяют ли они токсичные газы?
Стеклопластик на основе полиэфирных смол относится к группе горючести Г1 (трудногорючий). При воздействии открытого пламени он обугливается, но не поддерживает горение после удаления источника огня. Однако, как и большинство полимерных материалов, при термическом разложении он может выделять угарный газ (CO) и другие продукты горения. Для объектов с повышенными требованиями пожарной безопасности следует использовать лотки, изготовленные на основе специальных смол с пониженным дымо- и газовыделением, либо с добавками антипиренов.
3. Каковы ограничения по механической нагрузке?
Допустимая нагрузка (Н/м) указывается в технической документации производителя и зависит от типа лотка (лестничный, коробчатый), его высоты, толщины стенки и шага опор. Для лестничных лотков критичным параметром является пролет между опорами. Как правило, при равных габаритах, стеклопластиковый лоток имеет несколько меньшую несущую способность, чем стальной, но значительно большую, чем у алюминиевого. Требуется точный расчет на конкретную проектную нагрузку.
4. Возможна ли прокладка на открытом солнце? Выцветает ли материал?
Да, возможна. Качественные стеклопластиковые лотки производятся с добавлением в поверхностный слой (гелькоут) УФ-стабилизаторов, которые предотвращают деструкцию полимерной матрицы под действием солнечного излучения. Такой материал не теряет прочности и не меняет существенно цвет в течение всего срока службы. При заказе необходимо уточнять наличие УФ-стабилизации для наружной установки.
5. Как осуществляется заземление металлических конструкций, проложенных в диэлектрическом лотке?
Металлические корпуса оборудования, кабельные муфты, броня кабелей, проложенных в стеклопластиковом лотке, должны быть заземлены в соответствии с ПУЭ независимо от лотка. Каждый такой элемент присоединяется к защитному заземляющему проводнику (PE-шине) отдельным ответвлением. Лоток в этой цепи не участвует.
Заключение
Лотки стеклопластиковые представляют собой специализированное решение для задач кабелопроводки в условиях, где традиционные металлические системы не обеспечивают требуемой долговечности и надежности. Их ключевые преимущества – коррозионная стойкость, диэлектрические свойства и малый вес – определяют основную область применения: химически агрессивные и влажные среды, объекты энергетики, нефтегазового комплекса, морской и портовой инфраструктуры, взрывоопасные зоны. Правильный выбор типа лотка, учет его физико-механических особенностей при проектировании и монтаже, а также соблюдение нормативных требований к прокладке кабелей позволяют создать надежную, долговечную и безопасную кабеленесущую систему с минимальными затратами на обслуживание в течение всего жизненного цикла объекта.