Изоляция, характеристики, назначение

Изоляция — это диэлектрическая оболочка, которая выполняет очень важную функцию. Она препятствует соприкосновению жил друг с другом и защищает человека от поражения электрическим током. Также изоляция предохраняет жилы от механических повреждений и разрушающего влияния внешней среды. Основной характеристикой материала изоляции является его электрическая прочность. В процессе эксплуатации проводов на их изоляцию одновременно воздействуют электрические, тепловые, механические и другие нагрузки.

Они неизбежно вызывают в изоляции сложные процессы, следствием которых является постепенное ухудшение ее свойств, именуемое старением. Оно выражается в уменьшении электрической прочности и ухудшении других электрофизических характеристик изоляции. Практическое значение процессов старения состоит в том, что они ограничивают сроки службы изоляции проводов. В связи с этим в процессе их эксплуатации должны предусматриваться меры, снижающие темпы старения изоляции до такого уровня, при котором обеспечивается срок ее службы не менее 30 лет.

Важными характеристиками изоляции являются также термостойкость, морозостойкость, механическая прочность и пожаробезопасность.

Термостойкость изоляции определяется ее способностью выдерживать воздействие повышенной температуры в течение времени, сравнимого со сроком нормальной эксплуатации, без недопустимого ухудшения диэлектрических свойств.

Морозостойкость изоляции — это ее способность сохранять свои свойства при отрицательных температурах в течение длительного времени.

Механическая прочность изоляции характеризует ее возможность выдерживать нагрузки на изгиб и разрыв.

Пожаробезопасность изоляции определяется ее устойчивостью к возгоранию от коротких замыканий и последующему распространению горения. Для кабелей и проводов бытового назначения применяют резиновую, пластмассовую и некоторые другие виды изоляции.

У изолированного провода каждая токопроводящая жила заключена в защитную оболочку из резины, поливинилхлорида или полиэтилена.

Защищенные провода поверх изолированных жил покрывают дополнительно еще одной оболочкой из полимерных материалов, резины или металла для защиты от внешних факторов.

Иногда пространство между изоляцией и защитной оболочкой заполняют негорючей массой, которая обеспечивает дополнительную защиту от возгорания.

Некоторые виды кабелей дополнительно защищаются металлической оболочкой из свитой в спираль металлической ленты или свинцовой рубашкой. Такие бронированные кабели используются для наружной подземной прокладки.

При рабочем напряжении провода 380 В он подходит для сетей 380, 220, 127, 42, 12 В. Но шнур, рабочее напряжение которого 220 В, нельзя применять в сетях 380 В и выше. В жилых зданиях используют провода и кабели на напряжения 660, 380 и 220 В. Надписи 660/660; 380/380 и 220/220 относятся к многожильным проводам. Они указывают допустимое напряжение между соседними жилами. Изоляция кабеля должна иметь электрическую прочность, исключающую возможность электрического пробоя при напряжении, на которое рассчитан кабель.

Электрической прочностью изоляции кабелей называют способность изоляции выдерживать рабочее напряжение в течение определенного срока службы. Она численно определяется напряжением (напряженностью электрического поля), приводящим к разрушению изоляции к концу заданного отрезка времени.

Рабочее напряжение — это наибольшее напряжение сети, при котором провод, кабель, шнур могут эксплуатироваться длительное время. Значение рабочего напряжения провода должно быть отражено в его маркировке.

Различают два основных вида пробоя: электрический и тепловой. Электрическим (прокалывающим) пробоем называют пробой изоляции в наиболее ослабленном месте. Он протекает практически мгновенно и обычно связан со скачком напряжения или местным разрушением изоляции кабелей из-за внешних факторов.

Тепловой пробой изоляции кабелей происходит при перегреве проводника, вызванном перегрузкой, что приводит к оплавлению и разрушению изоляции. Этот вид пробоя развивается постепенно и случается обычно в тех местах, где температура повышается особенно интенсивно. Развитию теплового пробоя может способствовать повышенная температура окружающей среды.

Резиновая изоляция изготавливается на основе натуральных или синтетических каучуков. Резиновые оболочки не распространяют горение, обладают высокой стойкостью к растягивающим, ударным и крутящим нагрузкам. В зависимости от химического состава резиновая изоляция может обладать различными электрофизическими свойствами, например длительной устойчивостью к воздействию температур в широком диапазоне (от -60 °С до +200 °С). Однако в процессе эксплуатации с течением времени свойства резины ухудшаются, т. е. происходит ее «старение».

Все кабели, которые используются для проводки в жилых помещениях, должны иметь многократную электрическую прочность, при которой пробой может произойти лишь в случае механического повреждения или в силу длительной эксплуатации.

Поливинилхлоридная (ПВХ) изоляция изготавливается из смеси поливинилхлоридной смолы с пластификаторами, стабилизаторами и другими добавками. В изоляционные ПВХ-пластикаты вводят антиоксиданты, обеспечивающие длительное сохранение высокого удельного электрического сопротивления, гибкости при низких температурах и термостойкости.

Для получения цветного ПВХ-пластиката в него вводят окрашивающие пигментные красители. Это наиболее распространенный тип изоляции, хотя он имеет и некоторые минусы. Так, морозоустойчивость ПВХ-пластиката не превышает -20 °С, а при нагревании он вместо горения начинает выделять хлороводород и диоксины (достаточно вредные вещества с едким запахом).

Полиэтиленовая изоляция изготавливается на основе полиэтиленов различной степени плотности. Электрофизические свойства полиэтиленов улучшаются путем введения различных стабилизаторов и других добавок. В целом полиэтиленовая изоляция отличается значительной электрической прочностью, высокими физикохимическими свойствами, малой влагопроницаемостъю и стойкостью против электрической и химической коррозии.