¿Qué es el aislamiento eléctrico? ¿Cuál es el propósito del aislamiento eléctrico? Información sobre las propiedades del aislamiento eléctrico.
Aislamiento electrico; Los materiales aislantes eléctricos son malos conductores de la electricidad. Un material aislante eléctrico típicamente bueno tiene una resistividad (el recíproco de conductividad) aproximadamente 1021 veces mayor que la del cobre. Algunos ejemplos de materiales aislantes eléctricos son aire, vidrio, aceite y polietileno.
La función principal de un material aislante es permitir que la corriente fluya a través de un conductor sin permitir que se filtre. Realiza esta función aislando o separando el conductor eléctrico de cualquier otra ruta eléctrica cercana.
El aislamiento eléctrico, que debe estar presente cada vez que se pone a trabajar la electricidad, se usa en equipos eléctricos que van desde generadores gigantes, transformadores y líneas de distribución hasta circuitos integrados microscópicos.
PROPIEDADES DEL AISLAMIENTO ELÉCTRICO
Propiedades electricas.
Las propiedades eléctricas que caracterizan un material aislante incluyen resistividad, resistividad superficial, factor de disipación y resistencia eléctrica.
Resistividad.
Incluso los mejores materiales aislantes eléctricos permiten que pase algo de corriente cuando se aplica un voltaje; Esta corriente se debe a los iones en el aislamiento que se mueven bajo la influencia del campo eléctrico. Sin embargo, la conductividad de un aislante eléctrico es mucho menor que la de un metal porque la cantidad de iones libres en un aislante es mucho menor que la cantidad de electrones libres en un metal, y los iones se mueven más lentamente que los electrones. Otra diferencia característica entre un aislante y un metal es que la resistencia de un material aislante disminuye a medida que aumenta la temperatura, mientras que la resistencia de un metal aumenta a medida que aumenta la temperatura.
La conductividad del aislamiento puede verse afectada no solo por la temperatura sino también por otros factores; Por ejemplo, cuando el agua se absorbe en el aislamiento, la conductividad iónica se puede mejorar porque la reacción química con el agua produce más iones en el aislamiento, especialmente cuando el aislamiento es un material orgánico como el papel o el caucho.
Resistividad de superficie.
Además de la conducción a través de la mayor parte de un material aislante, hay conducción a través de su superficie. En general, la conductividad de la superficie es pequeña en comparación con la conductividad a granel, excepto donde están presentes agua e impurezas ionizables. Para operar bajo estas condiciones adversas, la longitud de la trayectoria de la superficie de un aislante se incrementa al hacer que la forma de la superficie sea como una serie de crestas y valles. Esta forma se utiliza, por ejemplo, para aumentar la resistencia superficial de los aisladores de porcelana utilizados para líneas de transmisión de alto voltaje.
El control de la resistividad superficial también es importante para disipar la carga estática de los buenos aislantes; por ejemplo, las alfombras hechas con fibras sintéticas a menudo están recubiertas con agentes antiestáticos que disminuyen la resistividad superficial de las fibras y permiten que se filtre la carga estática.
Factor de disipación.
En general, cuando el factor de disipación del material aislante tiene un valor demasiado alto, o la frecuencia de la tensión alterna aplicada tiene un valor demasiado alto, o el campo eléctrico tiene un valor demasiado alto, el calor generado en el aislamiento no puede disiparse y se produce sobrecalentamiento. El aislamiento más comúnmente se destruye como resultado del sobrecalentamiento.
Fuerza electrica.
La resistencia eléctrica de un material aislante, medida en pruebas de laboratorio cuidadosas, se encuentra al aumentar el voltaje aplicado sobre el material hasta que una descarga lo atraviesa. La resistencia eléctrica es el voltaje mínimo para producir esta descarga, dividido por el grosor del material.
Propiedades termales.
Las propiedades térmicas del aislamiento eléctrico, como la conductividad térmica y el envejecimiento térmico, a menudo son tan importantes como las propiedades eléctricas.
Conductividad térmica.
El calor generado en los equipos eléctricos a menudo debe ser disipado por la conductividad térmica para evitar el sobrecalentamiento y daños al equipo. En general, un aislante eléctrico es un mal conductor del calor; solo hay unos pocos materiales notables (diamante, alúmina, berilio y magnesia) que son buenos aislantes eléctricos y buenos conductores térmicos. En consecuencia, generalmente es necesario agregar relleno a un material aislante eleotrical para que disipe más fácilmente el calor del equipo eléctrico. Por ejemplo, se añaden cargas inorgánicas a los aislantes orgánicos para aumentar su conductividad térmica, y el papel y otros aislamientos que contienen huecos están impregnados con fluidos o resinas para mejorar su conductividad térmica.
Envejecimiento térmico.
El envejecimiento térmico es una medida de la vida útil de un material aislante en función de la temperatura. A menudo, puede tratarse como un proceso de envejecimiento que depende de la velocidad a la que ocurre una reacción química degradante. Esta tasa, a su vez, depende de la temperatura. A medida que aumenta la temperatura, una reacción química puede ocurrir más fácilmente y, por lo tanto, la vida del material aislante puede acortarse considerablemente en condiciones de alta temperatura. Muchas propiedades del aislamiento, como la resistencia mecánica, se degradan por reacción química.
Propiedades químicas.
El aislamiento eléctrico a menudo debe tener propiedades para resistir reacciones químicas que podrían degradarlo o destruirlo. En algunos entornos industriales, por ejemplo, el aislamiento tiene que soportar los vapores ácidos. Aunque ningún material tiene resistencia a todos los ataques químicos sobre él, las resinas epoxídicas generalmente proporcionan una buena resistencia a las reacciones químicas.
Cuando la inflamabilidad es un peligro, los polímeros orgánicos (como los plásticos) a menudo se llenan con trióxido de antimonio u otros rellenos que aumentan su resistencia a la inflamabilidad. Otra propiedad química necesaria en el aislamiento es la resistencia a la reacción con el agua; Tal reacción puede degradar o destruir un material aislante.
La mayoría de los materiales aislantes deben tener dos propiedades químicas muy importantes: estabilidad térmica (resistencia a la reacción química en un rango de temperatura) y estabilidad oxidativa (resistencia a la reacción con oxígeno). Estas propiedades son necesarias porque el oxígeno y la humedad causan fácilmente la degradación del aislamiento.
Propiedades mecánicas.
Las propiedades mecánicas del aislamiento eléctrico son generalmente más importantes que sus propiedades eléctricas. El aislamiento requiere resistencia mecánica para soportar los conductores, así como propiedades para soportar el abuso mecánico en la fabricación. Las propiedades que a menudo se necesitan son flexibilidad, resistencia a la rotura y a la tracción, resistencia a la flexión, resistencia al corte y resistencia a la abrasión.
