Material Elèctric Aïllant

Definició

Un material aïllant elèctric es defineix com una substància que restringeix el flux d'electricitat a través seu. En aquests materials, les càrregues elèctriques no es moguen lliurement; en canvi, ofereixen un camí altament resistiu, fent extremadament difícil que la corrent elèctrica passi. Una de les aplicacions principals dels materials aïllants elèctrics és a les línies de transmissió aèria, on es col·loquen entre les torres i els conductors. El seu paper aquí és prevenir la fuga de corrent elèctrica dels conductors al terra, assegurant la transmissió segura i eficient d'energia elèctrica.

Propietats dels Materials Aïllants Elèctrics

Per a un rendiment òptim, els materials aïllants elèctrics haurien de possuir les següents propietats clau:

• Força Mecànica Alta: El material ha de ser prou robust per suportar la tensió i el pes dels conductors que suporta. Això assegura la integritat estructural del sistema elèctric i prevé fallades mecàniques que podrien conduir a interrupcions en la transmissió d'energia.

• Força Dielèctrica Alta: Una força dielèctrica alta permet al material suportar tensions elèctriques altes sense trencar-se o conduir electricitat, protegint l'eficàcia de l'aïllament sota diverses condicions de stress elèctric.

• Resistència Elèctrica Alta: Per prevenir que la corrent de fuga vagi dels conductors al terra, el material aïllant hauria de presentar una altra resistivitat. Això minimitza les pèrdues d'energia i redueix el risc d'accidents elèctrics.

• No Porós i Lliure d'Impureses: La porositat i les impureses poden comprometre les propietats aïllants del material proporcionant camins per a la penetració d'humitat i la conducció elèctrica. Una estructura no porosa i lliure d'impureses assegura la fiabilitat a llarg termini i un rendiment consistent.

• Estabilitat Tèrmica: Les propietats elèctriques i químiques del material aïllant haurien de romandre inalterades per fluctuations de temperatura. Això és crucial per mantenir la integritat de l'aïllament en diversos entorns operatius, des d'extremadament fred fins a condicions d'alta temperatura.

Typicament, els aïlladors elèctrics es fabriquen amb vidre reforçat o porcellana de qualitat superior de procés humit. Els aïlladors de porcellana sovint estan esmaltats amb color marró en les seves superfícies exposades, encara que també s'utilitzen variants esmaltades de color crema en algunes aplicacions.

El vidre reforçat o preestresat ha esdevingut una opció popular per a la construcció d'aïlladors de línia. La capa superficial dels aïlladors de vidre reforçat està sota alta compressió, permetent-los suportar stresses mecànics i tèrmics significatius. El procés de reforçament implica escalfar el vidre per sobre de la seva temperatura de deformació i després refredar ràpidament la seva superfície amb aire, creant un estat de stress intern que augmenta la seva fortalesa i durabilitat.

Aventatges dels Aïlladors de Vidre Reforçat sobre els Aïlladors de Porcellana

• Força de Puntuació Superior: Els aïlladors de vidre reforçat oferixen una major resistència a la puntuació elèctrica, reduint la probabilitat de fallida de l'aïllament en condicions d'alta tensió.

• Força Mecànica Millorada: Amb una fortalesa mecànica superior, aquests aïlladors són menys propensos a trencar-se durant el transport i la instal·lació, minimitzant els costos de manteniment i el temps d'aturada.

• Alta Resistència a l'Shock Tèrmic: La seva capacitat per suportar canvis ràpids de temperatura redueix els danys causats per flashovers de potència, millorant la fiabilitat general del sistema elèctric.

• Mode de Fallida Autoindicatiu: En cas de dañament per causes elèctriques o mecàniques, la capa exterior de l'aïllador de vidre reforçat es trencarà i caurà al terra. No obstant això, el cap i el pin seguiran suficientment forts per suportar el conductor, proporcionant una indicació clara de dañament i assegurant la continuïtat de la seguretat de la instal·lació elèctrica.

• Vida Útil Més Llarg: Els aïlladors de vidre reforçat tenen una vida útil significativament més llarga en comparació amb els aïlladors de porcellana, fent-los una opció més rentable a llarg termini.

Encara que els aïlladors de vidre reforçat tenen molts avantatges, tenen un inconvenient: la humitat tendeix a condensar-se més fàcilment a les seves superfícies. Tanmateix, quan es testen per la força de puntuació en l'aire utilitzant ones d'impuls amb front abrupt, el seu rendiment és comparable al dels aïlladors de porcellana.

Aïlladors Polimèrics

Un altre tipus de material aïllant elèctric són els aïlladors polimèrics, compostos per una combinació de fibra de vidre i polímer epoxi, en lloc de porcellana. Els aïlladors polimèrics oferixen diversos avantatges distintius:

• Lleugers: Són aproximadament un 70% més lleugers que els seus equivalents de porcellana, facilitant-ne el manegament, el transport i la instal·lació, especialment en projectes elèctrics a gran escala.

• Anti-perforació i Força Mecànica Alta: Els aïlladors polimèrics són altament resistent a la perforació elèctrica i posseeixen una excelente fortalesa mecànica, assegurant un rendiment fiable sota diverses condicions d'operació.

• Resistència Tèrmica: La seva alta resistència tèrmica redueix els danys causats per flashovers, millorant la seguretat i la llargada de vida del sistema elèctric.

• Rendiment Excel·lent en Interferència Ràdio-Voltatge: Els aïlladors polimèrics exhibeixen un excel·lent rendiment en la minimització de l'interferència ràdio, que és crucial per mantenir la integritat dels sistemes de comunicació en les proximitats de les instal·lacions elèctriques.

Reducció de la Corrosió del Hardware: Les propietats del material ajuden a prevenir la corrosió del hardware associat, reduint els requisits de manteniment i prolongant la llargada de vida dels components elèctrics.

Millor Rendiment en Atmosferes Contaminades: Els aïlladors polimèrics són ben adequats per a l'ús en entorns contaminats, ja que estan menys afectats pels contaminants, assegurant un rendiment consistent de l'aïllament fins i tot en condicions dures.