Mis on elektriisolaatorid?

Elektriisolaatorid, mida mõnikord nimetatakse ka dielektrikuteks, on materjalid, mis taluvad ja neelavad elektrivoolu voolu ning mida kasutatakse tavaliselt elektrijuhtmete tihendamiseks või kaitsmiseks. Juhtmed ja muud elektrijuhid on tavaliselt väga võimsad nende emiteeritavate laengute poolest. Kui need pole isoleeritud, on oht, et inimesed võivad neid puudutades või isegi nendega tihedalt töötades saada elektrilöögi, samuti on neil suurem tuleoht, kui nad on suletud puidust või muudest tuleohtlikest materjalidest valmistatud konstruktsioonides. Isolaator põhimõtteliselt kaitseb ja varjestab juhti nii, et elekter saaks voolata läbi juhi, mitte sellest välja. Isolaatorid on levinud ehituses, tööstuses ja mehaanilistes rakendustes – põhimõtteliselt kõikjal, kus on varjestust vajav elektrivool. Neid saab teha paljudest asjadest. Klaas ja portselan olid ühed varasemad mudelid ning need materjalid on mõnes keskkonnas endiselt populaarsed. Enamasti on tänapäevased juhid aga kaetud silikoonvaikudega või muude plastitaoliste materjalidega, mis on spetsiaalselt ette nähtud elektriliseks otstarbeks.

Põhikompositsioon

Dielektrilised materjalid koosnevad ainetest koos elektronidega ehk energiaosakestega, mis surutakse kokku keemilise protsessiga. Neid materjale on peaaegu võimatu elektripinget läbida. Mõnel isolaatoril on kõrgem elektripinge lävi kui teistel ja klassina nimetatakse neid tavaliselt “kõrgepinge isolaatoriteks”. Seda tüüpi isolaatorid on väga olulised selliste asjade jaoks nagu trafod või elektrijaamade suured ahelad. Tõenäoliselt on need võimsamad, kui kellelgi oleks vaja kodu elektrisüsteemi või seadme juhtmete komplekti katmiseks, kuid need töötaksid enamikul juhtudel. Põhiidee on siin katta traat või mõni muu “aktiivne” element, et hoida voolu, olgu see nõrk või tugev, ohjeldatuna.

Varased mudelid

Klaasi kasutati elektrienergia algusaegadel tavaliselt elektriisolaatorina. Tehnikud avastasid üsna kiiresti, et pinge all olevad juhtmed on ohtlikud ja klaas oli üks kergemini kättesaadavatest ainetest, mis võib laenguid sisaldada. Tavaliselt moodustati see erineva läbimõõduga torudeks, mis libisesid üle juhtmete ja muude elektriliste elementide. 1800. aastatel aitas see materjal kaitsta telegraafi katmata juhtmeid.

Koos muude mittemetalliliste materjalidega, nagu portselan, vilgukivi ja keraamika, talub klaas kõige suuremaid elektrivoolu volte. Kumm leiutati 1800. aastate keskel ja seda kasutati algselt klaasisolaatorite tihendamiseks ja nende juhtmete tihedamaks ja tihedamaks sobitamiseks. Kummil on selle lahtise elektronkoostise tõttu madalam pingelävi kui klaasil ja portselanil, mis muutis selle iseseisvaks kasutamiseks vähem sobivaks. Koos klaasi või portselaniga kippus tulemus aga väga tugev olema.

Kaasaegsed edusammud
Tänapäeval suudavad elektrikud Teflon®-i ja ränidioksiidhülsside abil sageli palju tihedamalt ja paremini kohandada. Need materjalid on väga tempermalmist, mis tähendab, et neid saab valmistada nii, et need katavad juhtmed ja juhid mõlemal küljel väga vähe ruumi. Kuna need on muutunud tavalisemaks, on need muutunud ka odavamaks. Varrukad liiguvad enamikul juhtudel koos juhtmetega ja võivad olla väga väärtuslikud elektriliinide ja trafode ja generaatorite sisemise juhtmestiku kaitsmisel.

Komposiit isolaatorid
Samuti on komposiit isolaatoreid, mis on valmistatud mitme erineva materjali kombinatsioonist. Mõnikord kasutatakse ühes kohas midagi klaasi sarnast, kuid teises kohas Teflon®-i, kuid need võivad olla valmistatud ka täielikult patenteeritud segudest või materjalide kombinatsioonidest. Komposiitisolaatorid sobivad mitmesugusteks elektrotehnilisteks eesmärkideks, alates autodest kuni seadmeteni. Neil kipub puuduma tugevus, mida klaas ja portselan peavad vastu pidama kõrgele elektripingele ja võivad kiiremini kuluda, kuid need sobivad ideaalselt suuremahulisteks tootmisrakendusteks oma madalate kulude ja mitmekülgsuse tõttu.