Un materiale isolante elettrico / materiale isolante viene utilizzato per ostruire il flusso di corrente. Forma legami ionici ed i materiali che hanno bassa conducibilità e alta resistività sono disponibili sotto forma di solido, liquido, gassoso come la plastica usata per i tappi, olio isolante utilizzato in trasformatore , ecc. Questi materiali hanno una resistenza molto elevata, quindi il flusso di corrente elettrica richiede una tensione estremamente alta come chilo o megavolt per inviare loro alcuni milliampere di corrente. Gli isolanti sono utilizzati principalmente per lo stoccaggio e anche in tutte le apparecchiature elettriche domestiche e commerciali per isolare il conduttore dalla terra.
Che cos'è il materiale isolante / materiale isolante elettrico?
Il materiale isolante elettrico / materiali isolanti sono i materiali che inibiscono la trasmissione del calore, la corrente elettrica o il rumore. Tutti i materiali isolanti hanno un coefficiente di resistenza alla temperatura negativo e come tale la resistività si riduce con l'aumento della temperatura. La funzione dell'isolante è molto importante senza la quale nessuna macchina elettrica può funzionare, la maggior parte dei guasti nel campo dell'elettrotecnica è dovuta al guasto dell'isolamento. L'importanza dei materiali isolanti è in costante aumento di giorno in giorno in quanto vi è un numero innumerevole di tipi di isolanti disponibili sul mercato. La scelta del giusto tipo di materiale isolante è molto importante perché la vita dell'apparecchiatura dipende dal tipo di materiale utilizzato.
Nozioni di base sul materiale isolante
Il isolanti sono i materiali che hanno gli elettroni di valenza otto o più vicini a otto. Quando gli elettroni di valenza sono otto ovviamente l'atomo è in una condizione stabile e offrono una resistenza molto elevata in quanto non ci sono elettroni liberi, inoltre lo spazio proibito tra conduzione e banda di valenza è maggiore. La struttura atomica del materiale isolante al neon è mostrata nella figura sottostante.
Struttura atomica del materiale isolante al neon
Come mostrato nella figura sopra, quell'atomo ha otto elettroni nell'orbita più esterna, quindi sono stabili e può essere considerato un isolante. La struttura atomica del fluoro ha sette elettroni nella loro orbita più esterna in un elettrone di valenza. La struttura atomica del fluoro materiale isolante è mostrata nella figura seguente.
Struttura atomica del fluoro
Gli atomi come l'ossigeno che hanno solo sei elettroni in un elettrone di valenza possono essere classificati anche come isolanti ma le proprietà isolanti dell'ossigeno sono inferiori a quelle del fluoro e del neon.
Struttura atomica dell'ossigeno
Gli atomi che hanno otto elettroni e sette elettroni in un'orbita più esterna si comportano come un buon isolante rispetto agli atomi che hanno sei elettroni di valenza.
Cos'è l'isolante in vetro?
Ad alta temperatura, gli isolanti in vetro vengono progettati o fabbricati mescolando i diversi tipi di materiali, tra cui quarzo e polvere di calce, e poi si raffreddano nello stampo. Lo svantaggio principale dell'isolante in vetro è che, rispetto agli altri tipi di isolanti, le contaminazioni sono osservate facilmente dall'isolante in vetro e sulla superficie dell'isolante in vetro, l'umidità può essere distillata facilmente.
Proprietà
Le proprietà dell'isolante in vetro sono
- Rigidità dielettrica: Il valore approssimativo della rigidità dielettrica è 140 kV / cm.
- Resistenza alla compressione: Il valore approssimativo della resistenza alla compressione è di 10.000 Kg / cm².
- Resistenza alla trazione: Il valore approssimativo del carico di rottura è di 35.000 Kg / cm².
Vantaggi
I vantaggi dell'isolante in vetro sono
- Rispetto alla porcellana la rigidità dielettrica è molto alta in un isolante di vetro
- Alta resistività
- La resistenza alla trazione è superiore a quella della porcellana
- È più economico dell'isolante in porcellana
- Meno costi
Cos'è l'isolante polimerico?
L'isolante polimerico o polimerico è anche noto come isolante composito. È un materiale isolante leggero e ha un'elevata resistenza meccanica. Lo svantaggio dell'isolante polimerico è che se c'è uno spazio indesiderato tra il capannone e il nucleo può entrare l'umidità.
Proprietà
L'isolante polimerico o polimerico ha proprietà eccellenti: idrofobicità, leggerezza e capacità anti-intemperie.
Vantaggi
I vantaggi dell'isolante polimerico sono
- Rispetto all'isolante in porcellana e vetro, l'isolante polimerico è molto leggero
- Il costo di installazione è basso
- La resistenza alla trazione è superiore a quella della porcellana
- Migliori prestazioni
Cos'è un isolante in porcellana?
L'isolante in porcellana è un materiale isolante in silicato di alluminio. Al giorno d'oggi, questo materiale viene utilizzato per l'isolante ambientale. La settimana in tensione e la scarsa resistenza agli urti sono gli svantaggi di un isolante in porcellana. La porcellana può anche essere chiamata ceramica. Le applicazioni di questo isolante sono linee di distribuzione e trasmissione, isolatori, passanti per trasformatori, unità fusibili, spine e prese
Proprietà
Le proprietà dell'isolante in porcellana sono
- Rigidità dielettrica: Il valore approssimativo della rigidità dielettrica è 60 kV / cm.
- Resistenza alla compressione: Il valore approssimativo della resistenza alla compressione è di 70.000 Kg / cm².
- Resistenza alla trazione: Il valore approssimativo del carico di rottura è di 500 Kg / cm².
Vantaggi
I vantaggi dell'isolante in porcellana sono
- Rispetto all'isolante in vetro, la resistenza meccanica dell'isolante in porcellana è molto elevata
- La corrente di dispersione è bassa
- È meno influenzato dalla temperatura
- Lunga vita
- Facile da mantenere
- Altamente flessibile
- Altamente affidabile
Proprietà del materiale isolante
Tutti gli isolatori quando utilizzati non devono solo comportarsi come isolanti su un'ampia gamma di tensioni elettriche, ma devono essere resistenti meccanicamente. Non dovrebbero essere influenzati dal calore, dall'atmosfera, dagli effetti chimici e dovrebbero essere esenti da deformazioni dovute all'invecchiamento. Pertanto prima di scegliere un materiale isolante è fondamentale conoscere le varie proprietà e i loro effetti sull'isolamento. Le varie proprietà dei materiali isolanti sono proprietà elettriche, proprietà visive, proprietà meccaniche, termiche e chimiche.
Proprietà elettriche
Le proprietà elettriche dei materiali isolanti sono divise in due tipi: resistenza isolante e rigidità dielettrica. La resistenza isolante è ancora una volta classificata in due tipi sono la resistenza del volume e la resistenza superficiale. I fattori che influenzano la resistenza di isolamento sono la temperatura, l'invecchiamento, la tensione applicata e l'umidità, mentre i fattori che influenzano la rigidità dielettrica sono la temperatura e l'umidità.
Proprietà visive
Le proprietà visive del materiale isolante sono l'aspetto, il colore e la sua cristallinità.
Proprietà meccaniche
Alcune delle proprietà meccaniche di cui tenere conto durante la scelta del materiale isolante sono tensione e compressione, resistenza all'abrasione, lacerazione, taglio e impatto, viscosità, porosità, solubilità, assorbimento di umidità, lavorabilità e stampabilità.
Proprietà termali
Le proprietà termiche del materiale isolante sono punto di fusione, infiammabilità, volatilità, conduttività termica, espansione termica e resistenza al calore.
Proprietà chimiche
Le varie proprietà chimiche del materiale isolante sono la resistenza agli effetti chimici esterni, gli effetti su altri materiali, i cambiamenti chimici nel materiale, l'igroscopicità e l'invecchiamento.
Classificazione del materiale isolante
La classificazione del materiale isolante si basa sulla classificazione termica, fisica, strutturale, chimica e sul processo di fabbricazione.
Classificazione termica
Termicamente gli isolanti sono classificati in sette tipi o sette classi: classe Y, classe A, classe E, classe B, classe F, classe H e classe C.
Classe-Y
La temperatura limite di classe Y è 900 C ei materiali rientrano nella classe Y sono cotone, carta, seta e materiali organici simili.
Classe A
La temperatura limite di classe A è 1050 C ei materiali rientrano nella classe A sono carta impregnata, seta, poliammide, cotone e resine.
Classe-E
La temperatura limite di classe E è di 1200 C ei materiali rientrano nella classe E sono l'isolamento del filo smaltato sulla base di plastica in polvere, resine epossidiche poliviniliche, ecc.
Classe B
La temperatura limite di classe B è 1300 C ei materiali rientrano nella classe B sono materiali inorganici impregnati di vernice.
Classe-F
La temperatura limite di classe F è 1550 C ei materiali rientrano in classe F sono mica, epossido di poliestere verniciato ad alta resistenza al calore.
Classe-H
La temperatura limite di classe H è di 1800 C ei materiali rientrano nella classe H sono materiali compositi su mica, vetro, fibra, ecc.
Classe-C
La temperatura limite di classe C è> 1800 C ei materiali rientrano nella classe C sono vetro, mica, quarzo, ceramica, teflon, ecc.
Classificazione fisica del materiale isolante
La classificazione fisica del materiale isolante è classificata in tre tipi: solido, liquido e gassoso. La classificazione fisica degli isolanti è mostrata nella figura seguente.
Classificazione fisica dei materiali isolanti
I materiali isolanti solidi sono fibrosi, ceramica, mica, vetro, gomma e resinosi. I materiali isolanti liquidi sono oli minerali, oli sintetici, oli per trasformatori e oli vari. I materiali isolanti gassosi sono aria, idrogeno, azoto e esafluoruro di zolfo.
Classificazione strutturale
La classificazione strutturale del materiale isolante è classificata in due tipi: cellulosa e fibrosa.
Classificazione chimica
La classificazione chimica del materiale isolante è classificata in due tipi: organici e inorganici.
Processo di produzione
Il processo di produzione è classificato in due tipi: naturali e sintetici.
Alcuni dei materiali isolanti sono fibra di vetro, lana minerale, cellulosa, fibre naturali, polistirolo, poliisocianurato, poliuretano, rivestimenti isolanti, schiuma fenolica, schiuma di urea-formaldeide, ecc.
Applicazioni di Materiale isolante
Le applicazioni del materiale isolante sono
- Cavo e linee di trasmissione
- Sistemi elettronici
- Sistemi di alimentazione
- Apparecchi portatili domestici
- Nastro isolante per cavi elettrici
- Equipaggiamento per la protezione personale
- Tappetini elettrici in gomma
Domande frequenti
1). Quali sono i comuni materiali isolanti?
Alcuni dei comuni materiali isolanti come ceramica, vetro, teflon, silicone, ecc.
2). Quali materiali vengono utilizzati per isolare i fili?
Alcuni dei migliori materiali isolanti elettrici sono vetro, carta, teflon, PVC, vernice e gomma.
3). Quali sono i comuni materiali isolanti termici?
I comuni materiali termoisolanti sono lana minerale, fibra di vetro, polistirolo, cellulosa, poliuretano espanso, ecc.
4). Quali sono le applicazioni dei materiali isolanti?
Le applicazioni del materiale isolante sono tappetini elettrici in gomma, sistemi elettrici ed elettronici, cavi e linee di trasmissione, ecc.
5). Qual è l'importanza dei materiali isolanti?
La scelta del giusto tipo di materiale isolante è molto importante perché la vita dell'apparecchiatura dipende dal tipo di materiale utilizzato.
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