Zergatik isolatzen dira kableak

Zergatzen egiten dira kableak?

Eskuzko indar elektrikoaren iturri bidez erantsitako kableak izan ezik, gaur egungo sistema elektriko gehienetan erabiltzen diren kable guztiak zergatuta daude. Kable baten zergatzearen ahalegin neurria bere aplikazio edo erabilera helburuarekin lotuta dago. Zergatzeak hainbat funtzio kritiko ditu. Energia galderen minimizatzeko aurre egiteaz gain, bere funtzio garrantzitsuena gizaki bidezko askatasunari babestea eta elektrotxusioa ekiditea da.

Elektrizitateak arrisku handi bat suposatzen du. Kontaktu kasual bat soilagabeekin ere emaitza letalak izan ditzake, bigarren aukerarik gabe. Gure gorputsek elektrizitatearen konduzio partziala dute. Elektrizitate-fluxu batekin kontaktuan gerondatean, korronteak gorputsetik pasatzen du. Gorputsek konduzio mugatua dutenez, sarrerako korrontea efektiboki ezeretzeko ez dute ahalmenik. Korronte-kopuruak gorputsek onartu ahal duen muga gainditzen denean, emaitza letalak izan daitezke.

Eta horrelako tragediak saihesteko, etxean edo industrian, kableen zergatzea beharrezkoa bihurtu da. Zergatzeak barredera bat da, korronte-igerketarako eta elektrizitate-soilagabeekin kontaktu direkta eskaintzeko, horrela elektrotxusio-riskoak kenduko ditu.

Zer da izolagailu bat?

Izolagailu bat material edo sustantzia bat da, zeinak errigorerako eta elektrizitatearen fluxurako ahaleginak erakusten duen. Ahalegin hau materialaren barruan mugitu daitezken elektron libreak gabeko egoeran datza. Konduzoreak polikloruro de vinilo (PVC) bezalako izolamendu-materialengatik estaltzen badira, izolatuak dela esaten da. Prozesu hau, izolamendu deritzona, elektrizitate-energiaren eta seinaleen igerketara babesteko aurre egiten du.

Tenperaturaren Efectuak Izolamendu Materialen Gain

Tenperatura material desberdinen propietate elektrikoetan eragin handia du. Konduzoretan, tenperatura altuagoak ahalegin handiagoa ematen du. Aldiz, semikonduzoretan eta izolagailuetan, tenperatura altuagoak ahalegin txikiagoa ematen du. Tenperatura-mugak neurtzen dituzten egoeretan, semikonduzore bat konduzore hobebatera aldatu daiteke, eta izolagailu bat semikonduzore-motasuko portahondarra hartu dezake.

Kabelen Izolamendu-Ahalegina

Kabelen konduzoreak zabalera oso zehatzeko zergatzen dira, korronte-igerketarako. Zergatze-zabalera hau kablearen helburuaren arabera zehazten da. Kable batean, korronte-igerketaren bidea erradiala da, eta zergatzeak erradialki korrontearen fluxura aurkaketa egiten dio luzera osoan.

Rins = ρdr/2πrl

Erradio r1 duen konduzore bat dituen kable bakarko batean, r2 erradio duen barruko gainontzi batekin, l luzerarekin, eta ρ resistivitateko izolamendu-material batekin, konduzorearen perimetroa 2πr1 da. Izolamenduaren zabaleraren diferentzia dr bezala adierazten da. Izolamendu-ahalegina Rins honela adieraz daiteke:

Rins = ρ/2πl[loge r2 /r2 ]

Ohartarazi behar da, Rins kablearen luzera l-renekin alderantzikako erlazioa du, konduzore-ahaleginaren kasuan R=ρl erlazioa bezala, non ρ materialaren resistivitatea den, material jakin bati dagozkion konstantea.

Kable batzuek, koaxialak bezala, zenbait izolamendu-geruza eta zenbait nukleu dituzte. Koaxial kableetan, zentroko hilga konduzore nagusia da. Nukleu gehigarriak goruntzeko eta elektromagnetiko ikaroen eta erradiazioaren iristen ateratzeko diseinatu dira. Koaxial kable bat barruko konduzore bat ditu, adibidez kobreko bat, beren resistivitate txikia delako (eta aldiz performantzia hobetzeko plaka bat jartzen dute), zenbait izolamendu-geruza barne. Geruzak dielektriko material bat, aluminio folio edo kobreko kable goruntzaile bat, eta kanpo PVC gainontzi bat izan ditzake. Kanpo gainontziak kablea ingurunearen faktoreetik babesten du. Tentsio bat aplika denean barruko konduzoreari, goruntzaileak tentsio gutxi bat mantentzen du.

Koaxial diseinuak avantaje handiak eskaintzen ditu. Elektriko eta magnetiko eremuak dielektriko barruan murriztu ditu, goruntzaileen kanpo igerketarako. Izelamendu-geruzak anitzek goruntzaile eremu elektriko eta erradiazio kanpoak blokeatzen dituzte, interferentziak saihesteko. Konduzore zabalagoak ahalegin txikiagoa eta erradiazio elektriko kanpo igerketarik gutxiago dituztenez, eta izolamendu gehiago erradiazio kanpo igerketarako orduan, koaxial kableek izolamendu-geruzak anitz dituzte, segurtasun handiarekin seinale heak transmititzeko.

Izolatutako Kableen Ezaugarriak

Kabelen izolamendu-ahaleginak bere diseinu-helburuaren arabera zehazten direnez, ingeniariek kableak diseinatzean zenbait faktore kontuan hartu behar dituzte. Adibidez, koaxial kableek izolamendu handia behar dute, korronte-igerketarako eta erradiazio elektromagnetikoaren kanpo igerketarako, izolamendu-geruzak bi, hiru edo lau dituztela. Kable desberdinak aplikazio desberdinetarako diseinatu dira, baina horiekin partekatzen dituzten ezaugarri nagusiak hauek dira:

• Tenperatura Handiko Ahalmena: Tenperatura altuak suertatzean ez da degradeatzen.

• Izolamendu-Ahalegin Altua: Korronte-igerketarako minimizatzen du eta elektrizitate-segurtasuna bermatzen du.

• Mekanikoki Erresistentzia: Eztabaidetatik, tarteetatik eta erosiotik babestuta, ilundura luzea lortzeko.

• Propietate Hobekiak: Mekaniko eta elektriko ezaugarri hobekiak ditu.

• Kimikoki Erresistentzia: Oiloei, solventeetara eta kimikoei erresistentzia dute.

• Ingurumenarekiko Erresistentzia: Ozono eta eguraldi-sistema bakoitzetara erresistentzia dute, barruan eta kanporako erabilera egokiak dira.