A COSA SERVONO GLI ISOLANTI ELETTRICI?

Novembre 7, 2023

Introduzione

A cosa servono gli isolanti elettrici? Gli isolanti elettrici sono materiali fondamentali in ambito elettrico e vengono utilizzati per diversi scopi. La loro funzione principale è quella di impedire il passaggio di corrente elettrica, proteggendo così le persone e le apparecchiature.

In questo articolo analizzeremo nel dettaglio tutti gli utilizzi degli isolanti elettrici, le loro proprietà e i vari materiali impiegati come isolanti.

Cosa sono gli isolanti elettrici

In elettrotecnica si definiscono isolanti elettrici quei materiali che hanno una conducibilità elettrica molto bassa. Grazie a questa loro proprietà, gli isolanti vengono utilizzati per evitare che la corrente fuoriesca dai conduttori e per proteggere le persone dai rischi di folgorazione.

I materiali isolanti presentano una resistività elettrica molto elevata, dell’ordine di 10^12 – 10^16 Ohm per metro. Ciò significa che la corrente non riesce a fluire al loro interno e viene confinata nei conduttori metallici.

Gli isolanti elettrici si contrappongono ai conduttori elettrici, come i metalli, che invece hanno resistività bassa e permettono il passaggio di corrente al loro interno.

isolanti elettrici, guaine isolanti in vetrosilicone rosse

A cosa servono gli isolanti elettrici?

Gli isolanti elettrici svolgono diverse funzioni fondamentali in ambito elettrotecnico. I principali utilizzi sono:

  • Isolamento dei cavi elettrici: gli isolanti ricoprono i fili conduttori interni ai cavi, separandoli e impedendo cortocircuiti e dispersioni di corrente. I materiali più usati sono PVC, polietilene e gomma.
  • Isolamento dei componenti elettrici: le parti in tensione di interruttori, prese, spine, etc sono separate dalle parti metalliche accessibili tramite isolanti per evitare folgorazioni.
  • Isolamento delle apparecchiature: all’interno di elettrodomestici, computer, automobili, gli isolanti separano i componenti in tensione dalle parti che possono essere toccate dall’utilizzatore.
  • Isolatori su pali e tralicci: gli isolatori in porcellana o vetro utilizzati sui pali della luce e i tralicci dell’alta tensione servono per isolare i cavi nudi dai supporti metallici.
  • Isolamento dei generatori elettrici: negli alternatori e nei motori elettrici gli avvolgimenti sono isolati dalla carcassa metallica per evitare dispersioni ed erosioni.
  • Isolamento dei pannelli fotovoltaici: negli impianti fotovoltaici le celle in silicio sono incapsulate tra strati isolanti per proteggerle e isolare i contatti elettrici.
  • Isolamento dei trasformatori: il nucleo metallico e gli avvolgimenti dei trasformatori sono immersi in un isolante liquido (olio) oppure solido per impedire scariche.

Proprietà degli isolanti elettrici

Gli isolanti elettrici devono possedere alcune proprietà fondamentali per svolgere adeguatamente la loro funzione:

  • Rigidità dielettrica: tensione massima sopportabile prima che si verifichi una scarica elettrica attraverso l’isolante. Deve essere più alta della tensione di esercizio.
  • Resistività: misura della resistenza al passaggio di corrente. Maggiore è il valore, migliore è l’isolamento.
  • Permittività dielettrica: misura della polarizzabilità del materiale in presenza di un campo elettrico. Influisce sull’accumulo di cariche.
  • Stabilità termica: capacità di mantenere le proprietà isolanti anche a temperature elevate. Importante per gli isolamenti di macchinari con surriscaldamento.
  • Resistenza meccanica: robustezza contro urti, abrasioni, tagli che possono danneggiare l’isolante. Requisito per i cavi e apparecchiature mobili.
  • Resistenza chimica: capacità di non degradarsi se esposto a solventi, acidi, basi, agenti atmosferici inquinanti. Necessaria negli ambienti industriali.

Materiali impiegati come isolanti elettrici

Esistono varie tipologie di materiali utilizzati industrialmente come isolanti elettrici. I più diffusi sono:

  • PVC: il polivinilcloruro è il materiale più comune per l’isolamento di cavi elettrici. È flessibile, resistente e di costo contenuto. Ha rigidità dielettrica di 20-40 kV/mm.
  • Gomma: spesso utilizzata per cavi flessibili e isolamento di parti mobili. Discreta rigidità dielettrica ma scarsa resistenza termica.
  • Polietilene: utilizzato sia solido che espanso per l’isolamento di cavi di potenza e telecomunicazioni. Ha eccellenti proprietà dielettriche e meccaniche.
  • Poliestere: impiegato negli avvolgimenti di motori e trasformatori. Ottima stabilità termica.
  • Mica: usata in fogli o come vernice per isolare alte tensioni. Rigidità dielettrica >100 kV/mm. Costosa.
  • Bakelite: resina termoindurente con alta resistività e rigidità dielettrica. Impiegata per supporti di interruttori e isolatori.
  • Ceramica e porcellana: usate per isolatori ad altissima tensione grazie all’elevata resistenza dielettrica.
  • Vetro: i tubi e le perline di vetro sono utilizzati negli isolatori di linee elettriche aeree ad alta tensione.
  • Carta e fibre vegetali: vengono impregnati con resine per realizzare isolamenti economici con discrete proprietà dielettriche.

Conclusioni

Gli isolanti elettrici sono quindi materiali essenziali per il funzionamento e la sicurezza degli impianti elettrici e delle apparecchiature a tutti i livelli di tensione. Le loro proprietà consentono di confinare e controllare i campi e le correnti elettriche, proteggendo gli utilizzatori e prevenendo cortocircuiti e dispersioni pericolose.

La scelta dell’isolante più idoneo avviene valutando fattori come tensione di lavoro, temperature di esercizio, flessibilità, resistenza chimica e meccanica in base all’applicazione specifica a cui è destinato. Materiali come PVC, polietilene, mica e ceramici sono i più versatili e maggiormente impiegati.

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