Izolácia (elektrotechnika)

z Wikipédie, slobodnej encyklopédie
Prejsť na: navigácia, hľadanie

Izolácia sa v elektrotechnike používa na oddelenie živých častí medzi sebou, na zabránenie kontaktu (dotyku) so živou časťou, na ochranu elektrických zariadení pred vonkajšími vplyvmi a pod.

Izolujú sa vodiče (izolácia jadra vodiča), káble (izolácia viacerých vodičov naraz), vrstvy (transformátor), spoje (lak, oleje, zatavovacie bužírky, potiahnutie plastom), vonkajšie laná a drôty od stĺpov (izolátory), chladiče (od aktívnych častí súčiastok - sľuda), konektory (nevodivá časť zásuviek a zástrčiek), prechody (prechodky, zalievané rúrky), svorkovnice (inštalačné krabičky), konštrukčné prechody (plastové inštalačné hadice a rúrky, elektrikárske lišty, pancierové rúrky), a pod.

Izolácia slúži aj ako rozlišovací znak (farebnosť). Typ izolácie záleží od použitia (priorita je ochrana zdravia), pracovného napätia vodiča (bezpečné napätia, signálové napätia, vysoké napätia), pracovných teplôt (pre chladné prostredia, pre horúce prostredia), mechanického zaťaženia (prívodné šnúry, pevné pripojenie), chemického zaťaženia (oleje, prach, UV žiarenie, voda).

Sledované vlastnosti elektrotechnickej izolácie[upraviť | upraviť zdroj]

Chemická odolnosť[upraviť | upraviť zdroj]

Je odolnosť voči chemickým a poveternostným vplyvom. V priemyselných podmienkach sa čast používajú rôzne technické kvapaliny (oleje a mastivá, palivá, kyslé a zásadité roztoky) a plyny, ktoré môžu poškodiť izoláciu natoľko, že stratí svoje ochranné vlastnosti. Pre agresívne prostredia sa používajú skladané izolácie (vnútorná s dobrými dielektrickými vlastnosťami a vonkajšia vrstva z chemickou odolnosťou).

Mechanická odolnosť[upraviť | upraviť zdroj]

Izolácie chránia kábel aj mechanicky. Preberajú na seba tlakové a ťahové sily, pričom vnútorné jadro nie je mechanicky namáhané. Takéto káble je možné napr. priamo ukladať do zeme. Pre extrémne namáhanie sa používa dodatková kovová izolácia - [[pancier }elektrotechnika)|pancierovanie]]. Vyrábajú sa aj izolácie odolné voči živočíchom (hlavne hlodavcom). Mechanickú odolnosť izolácie charakterizuje jej pevnosť v ťahu (pozri tab.)

Stálosť[upraviť | upraviť zdroj]

Niektoré elektrické rozvody sa robia na dlhú dobu. Hlavne telefónne rozvody musia vydržať desiatky rokov pri zachovaní elektrických a mechanických vlastností. Stále sa používajú rozvody inštalované v polovici minulého storočia. Izolácia nesmie starnúť (degradovať dielektrické vlastnosti), krehnúť, vytvárať trhliny a pod.

Dielektrická pevnosť[upraviť | upraviť zdroj]

Je základnou vlastnosťou izolácie. Dielektrické vlastnosti izolácie sú charakterizované dielektrickou konštantou (permitivita) a merným vnútorným odporom izolácie [Ohm x cm]. Požadovaná pevnosť je vzťahom medzi dielektrickou konštantou materiálu a jeho hrúbkou. Voľba materiálu závisí na napätí vo vodiči, tak aby nedošlo ku prierazu. (pozri tab.)

Nenasiakavosť[upraviť | upraviť zdroj]

Je vlastnosť izolácie odolávať kvapalinám. Porézna izolácia nasáva (difunduje) kvapalinu, čo môže spôsobiť zmenu jej izolačných vlastností, alebo zníženie odolnosti pri záťaži chladom - zmrznutie. Nasiakavé sú izolácie z prírodných materiálov (bavlnené plátno, papier) alebo tkaniny (bavlna, sklo, aramid, uhlík ...). Pre zvýšenie ich odolnosti sa napúšťajú (olej, asfalt, lak ...). Takéto izolácie sa nesmú používať v miestach s výskytom kvapalín.

Bod mäknutia, odolnosť voči teplu[upraviť | upraviť zdroj]

Vodič sa vplyvom vonkajších zdrojov tepla, ale aj prechodom elektrického prúdu nahrieva. Toto teplo sa prenáša aj na izoláciu, ktorá má bod tavenia (izolácia prechádza vplyvom tepla z pevného skupenstva do kvapalného - taví sa). Tesne pred týmto stavom dochádza v izolácii k mäknutiu - izolácia stráca mechanickú odolnosť a vplyvom tlaku sa deformuje. Pri ohybe kábla (vodiča), kedy drôt tlaćí na izoláciu vplyvom svojej pružnosti môže dôjsť k jej prerazeniu. Preto je pre každý materiál stanovený rozsah tepelného použitia (nie len vonkajšia teplota, ale aj vnútorná teplota vodiča). (pozri tab.)

Predĺženie, stiahnutie[upraviť | upraviť zdroj]

Tepelnými vplyvmi, starnutím a pod. môźe dôjsť pri izolácii k jej stiahnutiu (zmršteniu), alebo natiahnutiu. Keďže izolované vodiče a káble sa vyrábajú vo veľkých dĺžkach aj malá objemová zmena sa sčítaním prejaví na konci kábla stiahnutím, alebo pretiahnutím izolácie a tým odhalením živých častí. Izolácia preto musí byť teplotne a časovo rozmerovo absolútne stála.

Odolnosť voči chladu[upraviť | upraviť zdroj]

Izolácia musí odolávať chladu. Zvlášť plasty pri ochladení krehnú a pri mechanickom namáhaní sa môžu poškodiť. Najväčší problém sú pohyblivé prívody na vonkajšie použitie. Štandardné PVC izolácie sa smú používať do -30C, pre nižšie teploty sa používa PTFE (teflón), PFA ktoré znesú záporné teploty až do -190C. Pre nenasiakavé izolácie za nízkych teplôt sa používajú aj bavlna a papier, ktoré sú teplotne nezávislé.

Horľavosť, samozhášanlivosť[upraviť | upraviť zdroj]

Izolácia určená do prostredia, kde je riziko požiaru, nesmie sama požiar spôsobiť, ani keď dôjde k prehriatiu vodiča (nehorľavá, obiažne zápalná, samozhášavá). Zároveň nesmie Dosahuje sa to vhodnou kombináciou materiálu.

Merná hmotnosť[upraviť | upraviť zdroj]

U kábla (vodiča) je dôležitá aj hmotnosť. Lepšie dielektrické vlastnosti znamenajú menšiu hrúbku a menšiu hmotnosť izolácie. Hmotnosť izolácie je dôležitá pre premosťovacie vedenia (vodiče vedené medzi dvoma pevnými bodmi vzduchom).

Farebná stálosť[upraviť | upraviť zdroj]

Je dôležitá pre farebne odlíšené vodiče. Farby nesmú vyblednúť a tým stratiť informačný význam.

Materiál izolácií[upraviť | upraviť zdroj]

Tabuľka niektorých používaných materiálov (1)

Materiál Skratka Skratka VDE Pracovná teplota [°C] Dielektrická konštanta 10-3 Merný vnútorný odpor [Ω x cm] Pevnosť v ťahu N/mm2 Ťažnosť pri pretrhnutí [%] Nasiakavosť pri 20°C [%] Odolnosť voči počasiu Odolnosť voči pohonným látkam Odolnosť voči olejom Horľavosť
Materiál odolný proti bioolejom Lapp P4/11 - –40
+120
2,4 1015 10–20 450–550 1–2 veľmi dobrá dobrá proti bioolejom dobrá zápalný
Polyvinylchlorid PVC Y –30
+70
4,0 1012–1015 10–25 150–300 0,4 mierna mierna dobrá samozhášavý
Tepelne odolný polyvinylchlorid PVC Y –20
+90
3,5 1012–1015 10–25 150–300 0,4 mierna mierna dobrá samozhášavý
Vysokotlaký polyetylén LDPE 2Y –50
+70
2,3 1017 20–30 500 0,1 dobrá nízka mierna zápalný
Nízkotlaký polyetylén HDPE 2Y –50
+100
2,3 1017 30 800 0,1 mierna nízka mierna zápalný
Polyuretán PUR 11Y –40
+90/100
4,0–6,0 1012 30–45 300–600 1,5 veľmi dobrá dobrá dobrá samozhášavý s inhibítorom
Polyamid PA 4Y –40
+80
3,5–7,0 1014 50–180 200–300 1–2 dobrá mierna dobrá zápalný
Polybutylén - tetraftalát PBTP –60
+110
3,0–4,0 1016 50–100 50–300 0,5 dobrá dobrá dobrá zápalný
Polytetrafluóretylén PTFE 5Y –190
+260
2,1 1018 14–40 240–400 0,01 veľmi dobrá veľmi dobrá velmi dobrá nezápalný
Tetrafluoretylén - Hexafluorpropylén kopolymér FEP 6Y -100
+200
2,1 1018 20–25 250–350 0,01 veľmi dobrá veľmi dobrá veľmi dobrá nezápalný
Etylén -tetrafluoretylén ETFE 7Y –100
+150
2,6 1016 40–50 100–300 0,01 veľmi dobrá veľmi dobrá veľmi dobrá nezápalný
Perfluoralkoxypolymér PFA –190
+260
2,1 1015 30 300 0,01 veľmi dobrá veľmi dobrá dobrá nezápalný
Chloroprén kaučukový CR 5G –40
+100
6,0–8,0 1013 25 450 1 veľmi dobrá nízka dobrá samozhášavý s inhibítorom
Silikón kaučukový SI 2G –60
+180
2,8–3,2 1015 5–10 200–350 1,0 veľmi dobrá nízka mierna ťažko zápalný
Etylenvinylacetát EVA 4G –30
+125
5–7 1013 5 200 0,01 dobrá nízka nízka zápalný
Etylénpropylénový kaučuk EPM/EPDM 3G –30
+120
3,2 1014 5–25 200–450 0,02 dobrá nízka nízka zápalný
Termoplastický polyolefín elastomér TPE-O –40
+120
2,7–3,6 5 x 1014 ≥ 6 ≥ 400 1,5 veľmi dobrá mierna mierna zápalný
Termoplastický polyester elastomér TPE-E 12Y –70
+125
3,7–5,1 10
12
3–25 280–650 0,3–0,6 veľmi dobrá dobrá veľmi dobrá zápalný
Kopolymér styrénu a trojbloku TPE-S –75
+105/140
2,2–2,6 1016 9–25 500–700 1–2 mierna dobrá nízka zápalný

(1) zdroje LAPP Group, výrobný program