Платы внутренние

Платы внутренние: классификация, конструкция, применение и стандарты в электротехнике

Платы внутренние (также известные как внутренние соединительные платы, межсоединительные платы, сборные шины в корпусе аппарата) представляют собой ключевые компоненты в конструкции низковольтных комплектных устройств (НКУ), распределительных щитов, пультов управления и другой электротехнической аппаратуры. Их основное функциональное назначение – обеспечение электрического соединения между вводными аппаратами защиты (автоматическими выключателями, рубильниками), отходящими линиями, измерительными приборами, устройствами управления и защиты внутри единого корпуса. Платы внутренние заменяют сложную систему разрозненных проводных соединений, повышая надежность, технологичность сборки и безопасность эксплуатации.

Классификация плат внутренних

Классификация осуществляется по нескольким ключевым признакам, определяющим их конструкцию и область применения.

По материалу токопроводящей части

• Медные платы. Наиболее распространенный вариант. Медь обладает высокой электропроводностью (58 МСм/м), отличной пластичностью, хорошей паяемостью и стойкостью к коррозии. Применяются в ответственных цепях с большими токами. Часто покрываются оловом или серебром для предотвращения окисления и улучшения контактных свойств.
• Алюминиевые платы. Легче и дешевле медных, но имеют более низкую электропроводность (около 37 МСм/м), склонность к ползучести и образование окисной пленки, ухудшающей контакт. Требуют специальных мер для обеспечения надежного соединения (использование переходных шайб, контактной пасты). Применяются в цепях с меньшими требованиями к плотности тока или для снижения общей массы конструкции.
• Комбинированные платы. Состоят из алюминиевой основы с медными накладками в местах подключения аппаратов. Позволяют сочетать экономичность алюминия с высокими контактными свойствами меди.

По конструкции и способу монтажа

• Монолитные (цельнолитые или цельногнутые) платы. Изготавливаются из единого листа металла методом гибки, фрезерования или литья. Обладают высокой механической прочностью и стабильностью электрических параметров. Применяются в типовых серийных шкафах.
• Сборно-разборные (модульные) платы. Состоят из набора стандартизированных шин и соединительных элементов (уголков, переходников, изоляционных опор), собираемых в конфигурацию, необходимую для конкретного проекта. Обеспечивают максимальную гибкость проектирования.
• Гибкие шинные сборки (шинопроводы) для внутреннего монтажа. Представляют собой набор изолированных или неизолированных шин, зафиксированных в определенном положении. Используются для разводки мощности к нескольким аппаратам, расположенным в ряд.

По числу полюсов и фазности

• Однополюсные. Для цепей постоянного тока или раздельного монтажа фаз.

Многополюсные:

• Двухполюсные (L1, L2 или L, N).
• Трехполюсные (L1, L2, L3).
• Четырехполюсные (L1, L2, L3, N, иногда L1, L2, L3, PE).
• Пятиполюсные (L1, L2, L3, N, PE).
• Платы с PEN-проводником. Имеют специальную конструкцию, позволяющую разделять PEN на PE и N непосредственно в щите, согласно требованиям ПУЭ.

Конструктивные элементы и комплектующие

Типичная плата внутренняя включает в себя не только саму токопроводящую шину, но и ряд обязательных элементов.

• Токопроводящая шина. Основной элемент. Сечение (прямоугольное, реже круглое) рассчитывается исходя из длительно допустимого тока с учетом условий охлаждения (открытое расположение, в оболочке, группами).
• Изоляционные опоры (стойки, держатели). Фиксируют шины на монтажной панели или в корпусе аппарата, обеспечивая необходимые воздушные изоляционные зазоры и устойчивость к динамическим нагрузкам при КЗ. Материал – термостойкий пластик (полиамид, полипропилен).
• Крепежные элементы. Винты, шайбы, гайки, стяжки. Часто используются элементы с запрессованной зубчатой шайбой для обеспечения стабильного контактного давления и защиты от самоотвинчивания.
• Маркировка и обозначения. На шины или изоляторы наносятся цветовая и буквенная маркировка фаз (L1-желтый, L2-зеленый, L3-красный, N-синий, PE-желто-зеленый) в соответствии с ГОСТ 33542-2015 (МЭК 60445:2010).
• Защитные крышки и барьеры. Устанавливаются для предотвращения случайного прикосновения, короткого замыкания между соседними платами и защиты от распространения дуги.

Расчет и выбор плат внутренних

Выбор осуществляется на основе комплексного анализа условий эксплуатации.

Ключевые параметры для расчета:

• Номинальный рабочий ток (I_н). Определяет минимально допустимое сечение шины.
• Уровень изоляции (рабочее напряжение). Для низковольтных устройств обычно до 1000 В переменного тока.
• Ток термической стойкости (I_th) и электродинамической стойкости (I_dyn). Шина должна выдерживать тепловое и механическое воздействие токов короткого замыкания в течение времени срабатывания защиты без недопустимых деформаций или разрушений.
• Коэффициент заполнения и условия охлаждения. Токопроводящая способность шины резко снижается при групповой прокладке в закрытом пространстве с плохой вентиляцией.
• Климатическое исполнение и категория размещения. Влияет на выбор материала (стойкость к коррозии) и диэлектрических элементов (стойкость к УФ-излучению, влаге, температуре).

Пример выбора сечения медной шины (прямоугольное сечение, открытая прокладка, температура окружающей среды +35°C, нагрев шины не более +65°C)

Сечение шины, мм² (толщина x ширина)	Допустимый длительный ток, А	Пример применения
15 x 3 (45)	185	Вводные цепи в квартирных щитах
20 x 5 (100)	340	Распределительные щиты зданий, отходящие линии
30 x 10 (300)	690	Главные распределительные щиты (ГРЩ), вводные секции
50 x 10 (500)	960	Вводно-распределительные устройства (ВРУ) мощных объектов
60 x 10 (600)	1120	Силовые шкафы трансформаторных подстанций

Стандарты и нормативная база

Проектирование, изготовление и применение плат внутренних регламентируется рядом национальных и международных стандартов.

• ГОСТ Р МЭК 61439-1-2013 / ГОСТ Р МЭК 61439-2-2013. Серия стандартов на низковольтные комплектные распределительные устройства и устройства управления. Определяет требования к конструкции, включая сборные шины, механические и электрические характеристики, испытания на стойкость к токам КЗ.
• ПУЭ (Правила устройства электроустановок), Глава 1.5, 3.4, 7.1. Устанавливают требования к выбору проводников по току, условиям прокладки, защите, цветовой маркировке.
• ГОСТ 33542-2015 (МЭК 60445:2010). Основные принципы безопасности. Присвоение обозначений проводникам цветовым и буквенным кодом.
• ГОСТ Р 50030.2-2010 (МЭК 60947-2:2006). Автоматические выключатели. Содержит требования к подключению аппаратов к шинам.

Преимущества и недостатки по сравнению с кабельной разводкой

Преимущества:

• Высокая надежность и стабильность соединений. Отсутствие риска ослабления контакта в многоточечных ответвлениях.
• Улучшенное охлаждение. Открытая конструкция способствует лучшему теплоотводу.
• Снижение индуктивности цепи. Близкое расположение разноименных шин уменьшает петлю магнитного поля и индуктивное сопротивление, что важно для работы аппаратов защиты при КЗ.
• Упрощение монтажа и обслуживания. Сокращение времени сборки щита, удобство визуального контроля и доступа к точкам подключения.
• Повышенная электродинамическая стойкость. Жесткое крепление шин позволяет им выдерживать значительные электродинамические силы.
• Эстетичный и профессиональный вид изделия.

Недостатки:

• Меньшая гибкость при модификациях. Изменение конфигурации сложнее, чем перекоммутация кабеля.
• Более высокая начальная стоимость для мелкосерийных проектов.
• Требовательность к точности проектирования и изготовления. Необходимы точные монтажные размеры.
• Занимаемый объем. Для обеспечения изоляционных расстояний могут требовать больше места, чем пучки кабелей.

Области применения

• Главные распределительные щиты (ГРЩ), Вводно-распределительные устройства (ВРУ). Организация вводных секций и секций распределения.
• Распределительные щиты этажные (ЩЭ), квартирные (ЩК). Соединение групповых автоматических выключателей.
• Щиты управления (ЩУ) и автоматики (ЩА). Монтаж цепей питания контроллеров, реле, источников питания.
• Устройства плавного пуска (УПП) и частотные преобразователи (ЧП). Внутренняя коммутация силовых цепей.
• Низковольтные комплектные устройства (НКУ) собственных нужд подстанций.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Как правильно выбрать сечение платы внутренней для проекта?

Выбор сечения должен основываться на трех критериях: 1) По длительно допустимому току с поправкой на условия охлаждения (прокладка группой, температура среды). 2) По проверке на электродинамическую стойкость (расчет или справочные данные производителя на пиковый ток КЗ). 3) По проверке на термическую стойкость (допустимая температура нагрева при токе КЗ за время его отключения). За основу всегда берется наибольшее из полученных сечений.

Чем отличается плата внутренняя от сборной шины (шинопровода)?

Плата внутренняя – это, как правило, более простой конструктив, предназначенный для монтажа внутри одного шкафа или панели, служащий для соединения аппаратов, установленных на одной монтажной плоскости. Сборная шина (шинопровод) – это законченное устройство для распределения электроэнергии, состоящее из изолированных или неизолированных проводников в общей оболочке, часто с возможностью отбора мощности в любой точке по длине. Шинопровод может проходить через несколько шкафов или быть самостоятельным изделием.

Каковы требования к моменту затяжки болтовых соединений на платах?

Момент затяжки является критическим параметром. Недостаточный момент приводит к увеличению переходного сопротивления, перегреву и разрушению соединения. Чрезмерный момент может вызвать деформацию шины, срыв резьбы или разрушение изолятора. Точное значение указывается производителем аппаратуры или шин. Для медных шин М8-М12 типичные значения лежат в диапазоне 15-30 Н·м. Необходимо использовать калиброванный динамометрический инструмент.

Допустимо ли использование алюминиевых плат в щитах с медными выводами аппаратов?

Да, допустимо, но с обязательным выполнением мер по предотвращения гальванической коррозии. В месте контакта меди и алюминия необходимо использовать биметаллические переходные шайбы или накладки, либо наносить специальную контактную смазку (пасту), предотвращающую окисление алюминия. Прямой контакт Cu-Al недопустим.

Как осуществляется защита плат от коррозии в агрессивных средах?

Для медных плат применяется лужение оловом или серебрение. Для алюминиевых – анодирование или хроматирование. В особо агрессивных средах (химическая промышленность, морской воздух) платы могут изготавливаться из нержавеющей стали с низким содержанием углерода (например, AISI 304), хотя ее электропроводность значительно ниже меди.

Каков порядок проведения приемо-сдаточных испытаний щита с платами внутренними?

Помимо стандартных испытаний изоляции и функциональных проверок аппаратуры, обязательной является проверка всех болтовых соединений на платах внутренних динамометрическим ключом (контроль момента затяжки). Также проводится измерение сопротивления постоянному току (методом падения напряжения или микроомметром) основных цепей, включая соединения «аппарат-плата», для выявления плохих контактов.