Cosa è un conduttore elettrico
Definizione
Un materiale isolante elettrico è definito come una sostanza che limita il flusso di elettricità attraverso di esso. In questi materiali, le cariche elettriche non si muovono liberamente; al contrario, offrono un percorso altamente resistivo, rendendo estremamente difficile il passaggio della corrente elettrica. Una delle principali applicazioni dei materiali isolanti elettrici è nelle linee di trasmissione aeree, dove vengono posizionati tra le torri e i conduttori. Il loro ruolo qui è quello di prevenire la dispersione della corrente elettrica dai conduttori al suolo, assicurando la sicura e efficiente trasmissione dell'energia elettrica.
Proprietà dei Materiali Isolanti Elettrici
Per un'ottima performance, i materiali isolanti elettrici dovrebbero possedere le seguenti proprietà chiave:
Alta Resistenza Meccanica: Il materiale deve essere abbastanza robusto da sostenere la tensione e il peso dei conduttori che supporta. Ciò garantisce l'integrità strutturale del sistema elettrico e previene guasti meccanici che potrebbero portare a interruzioni nella trasmissione di energia.
Alta Resistenza Dielettrica: Un'alta resistenza dielettrica permette al materiale di sopportare alte tensioni elettriche senza cedere o condurre elettricità, garantendo l'efficacia dell'isolamento in diverse condizioni di stress elettrico.
Alta Resistenza Elettrica: Per prevenire il flusso di corrente dispersa dai conduttori al suolo, il materiale isolante dovrebbe presentare alta resistività. Questo minimizza le perdite di energia e riduce il rischio di incidenti elettrici.
Non Poroso e Senza Impurità: La porosità e le impurità possono compromettere le proprietà isolanti del materiale fornendo percorsi per l'ingresso di umidità e la conduzione elettrica. Una struttura non porosa e priva di impurità assicura affidabilità a lungo termine e prestazioni costanti.
Stabilità Termica: Le proprietà elettriche e chimiche del materiale isolante dovrebbero rimanere inalterate dalle variazioni di temperatura. Questo è cruciale per mantenere l'integrità dell'isolamento in diversi ambienti operativi, da temperature estremamente basse a elevate.
Tipicamente, gli isolatori elettrici sono realizzati in vetro temprato o in porcellana di alta qualità a processo bagnato. Gli isolatori in porcellana sono spesso smaltati di marrone sulle superfici esposte, anche se varianti con smalto crema sono utilizzate in alcune applicazioni.
Il vetro temprato o precompresso è diventato una scelta popolare per la costruzione di isolatori di linea. Lo strato superficiale degli isolatori in vetro temprato è sotto alta compressione, consentendo loro di resistere a significative sollecitazioni meccaniche e termiche. Il processo di tempra prevede il riscaldamento del vetro oltre la sua temperatura di deformazione e poi il raffreddamento rapido della superficie con aria, creando uno stato di stress interno che ne aumenta la forza e la durata.
Vantaggi degli Isolatori in Vetro Temprato rispetto agli Isolatori in Porcellana
Maggiore Resistenza alla Puntura: Gli isolatori in vetro temprato offrono una maggiore resistenza alla puntura elettrica, riducendo la probabilità di fallimento dell'isolamento in condizioni ad alta tensione.
Aumentata Resistenza Meccanica: Con una resistenza meccanica superiore, questi isolatori sono meno soggetti a rottura durante il trasporto e l'installazione, minimizzando i costi di manutenzione e i tempi di inattività.
Alta Resistenza allo Shock Termico: La loro capacità di resistere a rapidi cambiamenti di temperatura riduce i danni causati dai flashover di potenza, migliorando l'affidabilità complessiva del sistema elettrico.
Modalità di Rottura Autoindicativa: In caso di danno dovuto a cause elettriche o meccaniche, lo strato esterno dell'isolatore in vetro temprato si rompe e cade a terra. Tuttavia, il cappello e il perno rimangono abbastanza resistenti da supportare il conduttore, fornendo un chiaro indicatore di danno e assicurando la continuità della sicurezza dell'installazione elettrica.
Vita Utile Più Lunga: Gli isolatori in vetro temprato hanno una vita utile significativamente più lunga rispetto agli isolatori in porcellana, rendendoli una scelta più conveniente a lungo termine.
Sebbene gli isolatori in vetro temprato abbiano molti vantaggi, presentano un inconveniente: l'umidità tende a condensarsi più facilmente sulle loro superfici. Tuttavia, quando testati per la resistenza alla puntura in aria utilizzando onde impulsive a fronte ripida, le loro prestazioni sono comparabili a quelle degli isolatori in porcellana.
Isolatori in Polimero
Un altro tipo di materiale isolante elettrico è l'isolatore in polimero, composto da una combinazione di vetroresina ed epoxide, a differenza della porcellana. Gli isolatori in polimero offrono diversi vantaggi distintivi:
Leggeri: Sono circa il 70% più leggeri dei loro equivalenti in porcellana, rendendoli più facili da maneggiare, trasportare e installare, specialmente in progetti elettrici su larga scala.
Resistenti alla Puntura e Alta Resistenza Meccanica: Gli isolatori in polimero sono altamente resistenti alla puntura elettrica e possiedono eccellente resistenza meccanica, assicurando prestazioni affidabili in varie condizioni operative.
Resistenza Termica: La loro elevata resistenza termica riduce i danni causati dai flashover, migliorando la sicurezza e la longevità del sistema elettrico.
Ottima Prestazione in Tensione Interferente Radio: Gli isolatori in polimero mostrano ottime prestazioni nella riduzione dell'interferenza radio, fondamentale per mantenere l'integrità dei sistemi di comunicazione nelle vicinanze delle installazioni elettriche.
Ridotta Corrosione dell'Hardware: Le proprietà del materiale aiutano a prevenire la corrosione dell'hardware associato, riducendo i requisiti di manutenzione e prolungando la vita utile dei componenti elettrici.
Miglior Performance in Atmosfere Inquinate: Gli isolatori in polimero sono particolarmente adatti all'uso in ambienti inquinati, poiché sono meno influenzati dai contaminanti, assicurando prestazioni isolate costanti anche in condizioni difficili.
