Elektrische Isolatoren, manchmal auch als „Dielektrika“ bezeichnet, sind Materialien, die dem Fluss eines elektrischen Stroms standhalten und ihn absorbieren können und werden häufig zum Abdichten oder Schützen von elektrischen Leitungen verwendet. Drähte und andere elektrische Leiter sind in der Regel sehr stark hinsichtlich der von ihnen abgegebenen Ladungen. Wenn sie nicht isoliert sind, besteht die Gefahr, dass Personen einen elektrischen Schlag erhalten, wenn sie sie berühren oder sogar eng mit ihnen arbeiten, und sie stellen auch eine erhöhte Brandgefahr dar, wenn sie in Strukturen aus Holz oder anderen brennbaren Materialien eingeschlossen sind. Grundsätzlich schützt und schirmt ein Isolator den Leiter ab, damit Strom durch den Leiter fließen kann, nicht aus ihm heraus. Isolatoren sind im Bauwesen, in der Industrie und in mechanischen Anwendungen weit verbreitet – praktisch überall dort, wo ein elektrischer Strom abgeschirmt werden muss. Sie können aus vielen Dingen bestehen. Glas und Porzellan waren einige der frühesten Modelle, und diese Materialien sind in einigen Umgebungen immer noch beliebt. Häufiger sind moderne Leiter jedoch mit Harzen aus Silikon oder anderen kunststoffähnlichen Materialien bedeckt, die speziell für elektrische Zwecke entwickelt wurden.
Grundzusammensetzung
Dielektrische Materialien bestehen aus Stoffen mit Elektronen oder Energieteilchen, die durch chemische Prozesse zusammengepresst werden. Es ist fast unmöglich, elektrische Spannung durch diese Materialien zu leiten. Einige Isolatoren haben höhere Schwellenwerte für die elektrische Spannung als andere, und als Klasse werden diese normalerweise als „Hochspannungsisolatoren“ bezeichnet. Solche Isolatoren sind wirklich wichtig für Dinge wie Transformatoren oder große Stromkreise in Kraftwerken. Sie sind wahrscheinlich leistungsstärker, als jemand zum Beschichten eines elektrischen Heimsystems oder eines Kabelsatzes in einem Gerät benötigen würde, aber sie würden in den meisten Fällen funktionieren. Die Hauptidee hier besteht darin, den Draht oder ein anderes „lebendiges“ Element zu beschichten, um den Strom, egal ob schwach oder stark, einzudämmen.
Frühe Modelle
In den frühen Tagen der Elektrizität wurde Glas häufig als elektrischer Isolator verwendet. Die Techniker entdeckten ziemlich schnell, dass stromführende Drähte eine Gefahr darstellen und Glas eine der am leichtesten verfügbaren Substanzen war, die die Ladungen aufnehmen konnte. Es wurde normalerweise zu Rohren mit unterschiedlichen Durchmessern geformt, die über Drähte und andere elektrische Elemente rutschten. In den 1800er Jahren half dieses Material, freiliegende Telegrafenkabel zu schützen.
Zusammen mit anderen nichtmetallischen Materialien wie Porzellan, Glimmer und Keramik kann Glas den höchsten elektrischen Spannungen standhalten. Gummi wurde Mitte des 1800. Jahrhunderts erfunden und wurde ursprünglich verwendet, um die Glasisolatoren abzudichten und ihnen einen engeren, engeren Sitz entlang der Drähte zu verleihen. Gummi hat aufgrund seiner lockeren Elektronenzusammensetzung eine niedrigere Spannungsschwelle als Glas und Porzellan, was es für den alleinigen Gebrauch weniger geeignet machte. Zusammen mit Glas oder Porzellan war das Ergebnis jedoch eher stark.
Moderne Fortschritte
Elektriker sind heute oft in der Lage, durch die Verwendung von Teflon®- und Siliziumdioxid-Manschetten eine viel engere und individuellere Passform zu erzielen. Diese Materialien sind sehr formbar, was bedeutet, dass sie mit sehr wenig Platz auf beiden Seiten hergestellt werden können, um die Drähte und Leiter wirklich zu umhüllen. Mit zunehmender Verbreitung sind sie auch günstiger geworden. Hülsen bewegen sich in den meisten Fällen mit den Drähten und können sehr wertvoll sein, wenn es um den Schutz von Stromleitungen und der internen Verkabelung in Transformatoren und Generatoren geht.
Verbundisolatoren
Es gibt auch Verbundisolatoren, die aus einer Kombination verschiedener Materialien bestehen. Manchmal verwenden diese so etwas wie Glas an einer Stelle, Teflon® an einer anderen, aber sie können auch aus vollständig proprietären Mischungen oder Kombinationen von Materialien hergestellt werden. Verbundisolatoren eignen sich für eine Vielzahl von elektrotechnischen Zwecken, von Automobilen bis hin zu Geräten. Sie neigen dazu, nicht die Festigkeit zu haben, die Glas und Porzellan hoher elektrischer Spannung standhalten müssen, und können schneller verschleißen, aber sie sind aufgrund ihrer geringen Kosten und Vielseitigkeit ideal für Großserienfertigungsanwendungen.