Mengapa Kabel Perlu Diisolasi

Mengapa Kabel Diperlukan Insulasi?

Dalam sistem elektrik moden, kecuali kabel transmisi kuasa yang dipasang di tiang-tiang elektrik, hampir semua kabel yang digunakan hari ini diberi insulasi. Tahap tahanan insulasi dalam kabel sangat bergantung pada aplikasi yang dimaksudkan. Insulasi memainkan pelbagai fungsi penting. Selain mengurangkan kerugian tenaga kepada sekitar, peranan paling pentingnya adalah melindungi nyawa manusia dengan mencegah kejadian sengatan elektrik.

Elektrik membawa bahaya yang signifikan. Satu kali sentuhan tidak sengaja dengan kabel hidup boleh berakibat fatal, tanpa ruang untuk kesempatan kedua. Badan kita adalah konduktor separa terhadap elektrik. Apabila kita bersentuhan dengan konduktor yang membawa arus, arus elektrik akan mengalir dari konduktor ke dalam badan kita. Mengingat konduktiviti badan kita yang terbatas, ia tidak dapat menyebar arus yang masuk secara efektif. Apabila jumlah arus melebihi tahap toleransi badan, ia boleh mengakibatkan hasil yang fatal.

Untuk mencegah kejadian tragis seperti ini di lingkungan domestik dan industri, insulasi kabel telah menjadi keperluan yang penting. Insulasi bertindak sebagai penghalang, mencegah kebocoran arus dan memastikan komponen elektrik hidup tidak boleh diakses, dengan demikian menghapuskan risiko sengatan elektrik.

Apakah Insulator?

Insulator adalah bahan atau zat yang menolak aliran haba dan elektrik. Penolakan ini berasal dari ketiadaan elektron bebas yang bergerak dalam bahan tersebut. Apabila konduktor ditutup dengan bahan insulasi, seperti polivinil klorida (PVC), mereka dikatakan terisolasi. Proses ini, yang dikenali sebagai insulasi, bertujuan untuk mencegah tenaga elektrik dan isyarat tersebar ke dalam persekitaran.

Kesan Suhu Terhadap Bahan Insulasi

Suhu mempunyai impak mendalam terhadap sifat elektrik bahan-bahan yang berbeza. Dalam konduktor, peningkatan suhu menyebabkan peningkatan tahanan. Sebaliknya, semikonduktor dan insulator menunjukkan penurunan tahanan apabila suhu meningkat. Di bawah keadaan suhu ekstrem, semikonduktor boleh berubah menjadi konduktor yang lebih baik, dan insulator mungkin menunjukkan perilaku seperti semikonduktor.

Tahanan Insulasi Kabel

Konduktor kabel dibalut dengan insulasi ketebalan yang sesuai untuk mencegah kebocoran arus. Ketebalan insulasi ditentukan oleh tujuan penggunaan kabel. Dalam kabel, laluan kebocoran arus adalah radial, dan insulasi memberikan tahanan radial terhadap aliran arus sepanjang seluruh panjangnya.

Rins = ρdr/2πrl

Untuk kabel satu inti dengan konduktor berjejari r1, selubung dalaman berjejari r2, panjang l, dan bahan insulasi dengan tahanan spesifik ρ, perimeter konduktor adalah 2πr1. Ketebalan diferensial insulasi dinotasikan sebagai dr. Tahanan insulasi Rins boleh dinyatakan sebagai:

Rins = ρ/2πl[loge r2 /r2 ]

Perlu diperhatikan, Rins adalah berbanding terbalik dengan panjang l kabel, yang bertentangan dengan hubungan R=ρl untuk tahanan konduktor, di mana ρ mewakili tahanan spesifik, suatu pemalar yang spesifik untuk bahan.

Beberapa kabel, seperti kabel koaksial, memiliki lapisan insulasi ganda dan inti ganda. Dalam kabel koaksial, kawat pusat berfungsi sebagai konduktor utama. Inti tambahan dirancang untuk tujuan grounding dan untuk melindungi terhadap pelarian gelombang elektromagnetik dan radiasi. Kabel koaksial terdiri dari konduktor dalam, biasanya terbuat dari tembaga karena tahanannya rendah (dan kadang-kadang dilapisi untuk kinerja yang lebih baik), yang dibalut dalam serangkaian lapisan insulasi. Lapisan-lapisan ini sering termasuk bahan dielektrik, pelindung aluminium foil atau kawat tembaga, dan selubung PVC luar. Selubung luar melindungi kabel dari faktor-faktor lingkungan eksternal. Ketika tegangan diterapkan pada konduktor dalam, pelindung tetap pada tegangan yang sangat rendah.

Desain koaksial menawarkan keuntungan yang signifikan. Ia membatasi medan listrik dan magnetik di dalam dielektrik, mengurangi kebocoran di luar pelindung. Lapisan insulasi ganda secara efektif memblokir medan elektromagnetik dan radiasi eksternal, mencegah gangguan. Karena konduktor dengan diameter yang lebih besar memiliki tahanan yang lebih rendah dan mengeluarkan kebocoran elektromagnetik yang lebih sedikit, dan insulasi tambahan lebih lanjut mengurangi kebocoran tersebut, kabel koaksial dengan lapisan insulasi ganda sangat ideal untuk mentransmisikan sinyal lemah yang rentan terhadap gangguan.

Ciri-ciri Kabel Terisolasi

Mengingat tahanan insulasi kabel ditentukan oleh tujuan desainnya, para insinyur harus mempertimbangkan beberapa faktor saat merancang kabel. Misalnya, kabel koaksial memerlukan insulasi yang luas untuk mencegah kebocoran daya dan pelarian radiasi elektromagnetik, sering kali memiliki dua, tiga, atau bahkan empat lapisan insulasi. Kabel yang berbeda dirancang untuk berbagai aplikasi, tetapi umumnya mereka memiliki ciri-ciri kunci berikut:

• Tahanan Panas: Mampu menahan suhu tinggi tanpa mengalami degradasi.

• Tahanan Insulasi Tinggi: Mengurangi kebocoran arus dan memastikan keselamatan listrik.

• Daya Tahan Mekanis: Tahan terhadap pemotongan, sobekan, dan abrasi, memastikan keandalan jangka panjang.

• Sifat Superior: Menunjukkan sifat mekanis dan elektrik yang unggul.

• Tahanan Kimia: Tahan terhadap minyak, pelarut, dan berbagai bahan kimia.

• Ketahanan Lingkungan: Tidak terpengaruh oleh ozon dan kondisi cuaca, cocok untuk penggunaan indoor dan outdoor.