Izolacja wyłączników: wymagania dotyczące izolacji urządzeń domowych i przemysłowych

Bezpieczna eksploatacja wszystkich rodzajów sprzętu elektrotechnicznego zależy bezpośrednio od rzeczywistego stanu materiałów izolacyjnych, które są osadzone w konstrukcji przewodzących części każdego wyrobu instalacyjnego. W przypadku naruszenia izolacji wyłączników, możliwa jest awaria zasilania elektrycznego, pożar, a nawet wypadek.

Opowiemy wszystko o rodzajach izolacji, które zapewniają pełne bezpieczeństwo użytkowania urządzeń łączeniowych. W zaproponowanym przez nas artykule szczegółowo opisano naturalne i syntetyczne, zwykłe i wzmocnione warianty. Przedstawiono cechy oznakowania, udzielono porad dla kupujących.

Izolacyjna ochrona sprzętu elektrycznego

Materiały izolacyjne zapewniają ochronę otaczających ludzi i zwierząt przed porażeniem prądem. Warunek jeden: należy prawidłowo dobrać dielektryk eksploatacyjny, jego kształt, grubość, parametry napięcia roboczego (może być różne, podobnie jak konstrukcja urządzenia).

Ponadto, znaczący wpływ na jakość izolatorów mogą mieć warunki produkcyjne lub domowe eksploatacji złożonego urządzenia elektrotechnicznego. Jakość izolacji, grubość i stopień oporu elektrycznego powinny odpowiadać rzeczywistemu wpływowi środowiska i standardowym warunkom eksploatacji.

Aby sprawdzić właściwości izolacyjne, na kabel podaje się napięcie probiercze, a następnie za pomocą multimetru lub testera odczytuje się rezystancję izolacji urządzenia elektrycznego.

Informacje o tym, jak sprawdza się napięcie w gniazdku elektrycznym, znajdują się w następnym artykule, który zalecamy przeczytać.

W skład izolacji elektrycznej może wchodzić zarówno warstwa dielektryka o określonej grubości, jak i forma konstrukcyjna (obudowa) wykonana z materiału dielektrycznego. Dielektrykiem pokrywana jest cała powierzchnia elementów przewodzących prąd urządzenia lub tylko te elementy przewodzące, które są izolowane od innych części konstrukcji.

Rodzaje materiałów izolacyjnych

Producenci, wytwarzający nowoczesne wyłączniki elektryczne, które są używane w budynkach mieszkalnych, biurowych i przemysłowych, wyróżniają następujące rodzaje izolacji elektrotechnicznej: roboczą (podstawową), dodatkową, podwójną, wzmocnioną.

Izolacja robocza (podstawowa)

To w swej istocie główna ochrona instalacji elektrycznych, która zapewnia im normalną i stabilną pracę, bez powstawania zwarć, chroni odbiorców przed bezpośrednim kontaktem z częściami przewodzącymi prąd.

Izolacją roboczą, zgodnie z normami, powinna być pokryta cała powierzchnia przewodów, kabli i innych elementów, przez które przepływa prąd elektryczny. Na przykład przewody urządzeń elektrycznych są zawsze pokryte izolacją.

Rurki kambrykowe z polichlorku winylu stosuje się jako niedrogi i szybki sposób izolacji części przewodzących prąd przewodów doprowadzających do urządzeń elektrycznych.

Powinna gwarantować odporność na wszystkie potencjalne, zewnętrzne oddziaływania, które mogą wystąpić podczas eksploatacji wyłączników elektrycznych w przypadku jednoczesnego oddziaływania pól siłowych, nagrzewania termicznego, tarcia mechanicznego, agresywnych przejawów środowiska.

Wymienione czynniki negatywnie wpływają na właściwości elektryczne materiałów dielektrycznych (izolacyjnych), a także mogą powodować nieodwracalne pogorszenie użytecznych cech, to znaczy izolacja będzie ulegać szybkiemu zużyciu.

Niedrogi i dostępny dla wszystkich materiał izolacyjny. Wykonany z PVC, ma różne rozmiary zarówno pod względem długości, jak i szerokości. Gama kolorystyczna może być różna, klej jest trwały, przyczepność mocna i odporna na ścieranie.

Jeśli chodzi o przemysłową eksploatację wyłączników, personel przedsiębiorstwa powinien okresowo sprawdzać intensywność zużycia konstrukcji izolacyjnych, a także terminowo przeprowadzać działania zapobiegawcze w celu kontroli ich właściwości ochronnych.

Odpowiedzialne utrzymanie wysokiego poziomu rezystancji izolacji zmniejsza potencjalne zwarcia do ziemi, obudowy oraz eliminuje porażenia prądem.

Wskaźnik rezystancji charakteryzuje bieżący stan jakości izolacji między dwoma elementami przewodzącymi, daje wskazówkę dotyczącą ryzyka upływu prądu. Łagodny, nieniszczący charakter takiej kontroli jest przydatny przy monitorowaniu zużycia i starzenia się warstw izolacji.

W małych, mało rozgałęzionych sieciach elektrycznych rezystancja izolacji jest głównym czynnikiem bezpieczeństwa. Kontrola izolacji podstawowej bywa odbiorcza, przeprowadzana bezpośrednio po pracach montażowych lub naprawach, lub okresowa, przeprowadzana podczas eksploatacji urządzeń nie rzadziej niż raz w roku.

W bardzo wilgotnych halach kontrola przeprowadzana jest od 2 do 4 razy w roku w trybie ciągłym. Pomiary wykonuje się cyfrowym przyrządem pomiarowym do kontroli izolacji – megaomomierzem.

Uniwersalny przyrząd pomiarowy. Przeznaczony nie tylko do określania rzeczywistego stanu rezystancji izolacji, ale także do badania jej wytrzymałości elektrycznej. Specjaliści używają go do testowania warstw izolacyjnych urządzeń pod kątem przebicia elektrycznego.

Okresowa kontrola rezystancji izolacji na zamontowanych wyłącznikach wykonywana jest na terenach produkcyjnych, gdzie z biegiem czasu urządzenia narażone są na negatywny wpływ żrących oparów substancji chemicznych, wilgoci, pyłu i podwyższonych temperatur. W takich warunkach izolacja wyłączników może ulec uszkodzeniu. Urządzenia z uszkodzoną izolacją są niebezpieczne dla życia człowieka.

Branżowe przepisy PUE (Przepisy Urządzeń Elektrycznych), przyjęte w Rosji, wymagają regularnego pomiaru rezystancji izolacji w sieciach zasilania od 1 kV wzwyż.

Rezystancja materiałów dielektrycznych w sieci instalacji oświetleniowej na odcinku między dwoma sąsiednimi bezpiecznikami, między dowolnym przewodem a ziemią, a także między dowolnymi dwoma przewodami musi wynosić nie mniej niż 0,5 MΩ.

Ten parametr nie ma praktycznego zastosowania do przewodów napowietrznych zewnętrznych urządzeń elektrycznych oraz do instalacji znajdujących się w skrajnie wilgotnych pomieszczeniach, ponieważ rezystancja w nich nie jest stała i zależy od poziomu wilgotności powietrza.

Należy szczególnie podkreślić, że jeśli dla takich instalacji nie istnieją normy dotyczące izolacji, to kierownictwo przedsiębiorstw musi uwzględnić ten czynnik i podjąć wszelkie środki w celu bezpiecznej eksploatacji urządzeń oraz dokładniej kontrolować bieżący stan materiałów izolacyjnych.

Jeśli w pracy używa Pan/Pani elektronarzędzia z podwójną izolacją, wymagane będzie comiesięczne badanie jego izolacji megomomierzem. Jeśli narzędzie jest wydawane pracownikom w przedsiębiorstwie, to sprawdzenie braku zwarcia do obudowy należy wykonać specjalnym przyrządem – multimetrem.

Zgodnie z PUE, pomiar rezystancji izolacji elektrycznej należy przeprowadzać napięciem co najmniej 500 V, a badanie izolacji kabli wielożyłowych napięciem 6–10 kV.

Określenie stanu żył przewodzących prąd kabla oraz sprawdzenie megomomierzem ich zgodności z fazami muszą przeprowadzać co najmniej 2 osoby. Przepisy wymagają, aby jedna z nich miała uprawnienia co najmniej grupy IV, a druga: co najmniej grupy III.

Przyczyny urządzenia dodatkowej ochrony

Dodatkową izolację umieszcza się w instalacjach elektrycznych o napięciu roboczym do 1 kV. Jest to niezależna izolacja, która będzie zamontowana razem z izolacją podstawową urządzenia, aby w trudnych i niebezpiecznych przypadkach eksploatacji chronić wyłączniki przed dotykiem pośrednim z uszkadzającymi elementami.

Przede wszystkim pełni funkcję ochrony przed porażeniem prądem w przypadku uszkodzenia głównej warstwy izolacji. Praktycznym przykładem dodatkowej izolacji są plastikowa obudowa wyłącznika, tuleje izolacyjne, kambryk, rurki plastikowe i inne rodzaje dielektryków.

Do tego rodzaju izolacji stosuje się materiały, które różnią się właściwościami fizycznymi od standardowych form dielektryków stanowiących główną izolację urządzeń elektrycznych.

Do impregnacji tkaniny szklano-lakierowanej stosuje się lakiery na bazie olejowej, poliestrowej, poliestrowo-epoksydowej, krzemoorganicznej lub z użyciem fluoroplastu lub gumy. Wszystkie one doskonale tworzą na tkaninie lakierowane, dielektryczne powierzchnie.

Dokonuje się tego z uwzględnieniem, że nawet w najbardziej niekorzystnych warunkach pracy lub sposobach przechowywania urządzeń elektrycznych, uszkodzenia izolacji podstawowej, roboczej i dodatkowej byłyby mało prawdopodobne.

Zalety podwójnej izolacji

Takie potencjalne zagrożenie dla ludzi, jak porażenie prądem elektrycznym podczas pośredniego kontaktu z elementami urządzenia, może być znacznie zmniejszone poprzez montaż podwójnej izolacji.

Te wytrzymałe materiały ochronne są stosowane w urządzeniach elektrotechnicznych, gdzie występuje napięcie do 1 kV. Stosuje się tu 2 stopnie ochrony – podstawową i dodatkową. Producenci instalują podwójną izolację w różnych urządzeniach elektrotechnicznych: ręcznych lampach, ręcznych narzędziach elektrycznych, transformatorach separacyjnych.

W produkcji eksploatowanych jest wiele typów wyłączników, które zgodnie z GOST muszą mieć zarówno podwójną, jak i wzmocnioną izolację; konkretny przypadek zależy od złożoności technologii produkcji.

Praktyczne znaczenie podwójnej izolacji polega na tym, że oprócz głównej warstwy dielektrycznej umieszcza się drugą warstwę izolacyjną na częściach przewodzących prąd wyłączników. Chroni ona człowieka przed dotknięciem metalowych, przewodzących prąd części, które mogą znajdować się pod wysokim napięciem.

Aby tego uniknąć, metalowe obudowy zaawansowanych technologicznie urządzeń elektrycznych pokrywa się warstwą izolatora, a uchwyty, przyciski i panele sterowania wykonuje się na bazie dielektryków.

W urządzeniach gospodarstwa domowego izoluje się również przyciski, przewody i obudowę metalową. Wadą tego rodzaju powłok jest stosunkowo wysoka kruchość mechaniczna: istnieje teoretyczna możliwość zniszczenia warstwy izolacyjnej wskutek wielokrotnych oddziaływań mechanicznych.

Z tego powodu metalowe, nieprzewodzące prądu części urządzeń elektrycznych mogą znaleźć się pod napięciem. Dlatego bardzo ważne jest dokonywanie pomiarów stanu fizycznego izolacji odpowiednimi przyrządami, zgodnie ze schematem elektrycznym.

Schemat ideowy obwodu elektrycznego przedstawiony do pomiaru prądu upływu w izolacji, zgodnie z GOST IEC 60335-1-2008, uwzględniający potrzeby gospodarki narodowej Federacji Rosyjskiej

Należy zauważyć, że zniszczenie drugiej warstwy izolacji nie będzie w stanie wpłynąć na podstawową pracę urządzeń i, co do zasady, nie zostanie wykryte podczas kontroli. Podwójną izolację warto stosować dla tych rodzajów sprzętu elektrycznego, które w eksploatacji domowej nie będą narażone na uderzenia mechaniczne i nacisk na części przewodzące prąd.

Najbardziej niezawodną ochronę ludzi zapewni metoda podwójnej izolacji w urządzeniach, których obudowa wykonana jest z nieprzewodzącego materiału izolacyjnego: stanowi on gwarancję przed niebezpiecznym porażeniem prądem elektrycznym.

Nieprzewodząca obudowa urządzeń ochroni przed prądem nie tylko przy przebiciach dielektryka wewnątrz urządzenia, ale także przy przypadkowym kontakcie człowieka z elementami przewodzącymi prąd. W przypadku zniszczenia obudowy zostanie naruszone konstrukcyjne rozmieszczenie części i elementów, a urządzenie przestanie działać.

Jeżeli urządzenie posiada zabezpieczenie, zadziała ono automatycznie i odłączy wadliwy produkt od sieci. W metalowej obudowie urządzeń funkcję dodatkowej izolacji pełnią specjalne tuleje.

Przez nie kabel sieciowy przechodzi do obudowy, a izolujące podkładki oddzielają silnik elektryczny urządzenia od obudowy. Tabliczka znamionowa urządzenia elektrycznego z podwójną izolacją nosi wizerunek specjalnego znaku: kwadrat znajdujący się wewnątrz innego kwadratu.

Do czego potrzebna jest wzmocniona izolacja?

W warunkach produkcyjnych zdarzają się sytuacje, w których podwójna izolacja jest dość problematyczna w zastosowaniu ze względu na cechy konstrukcyjne urządzeń elektrycznych. Na przykład w wyłącznikach, szczotkotrzymaczach itp. Wtedy konieczne jest zastosowanie innego rodzaju zabezpieczenia – izolacji wzmocnionej.

Izolacja wzmocniona jest stosowana w instalacjach elektrycznych o napięciu znamionowym do 1 kV. Jest w stanie zapewnić taki stopień ochrony przed porażeniem prądem elektrycznym, który jest równoważny właściwościom podwójnej izolacji.

Zgodnie z wymaganiami GOST R 12.1.009-2009 SSBT, izolacja wzmocniona może mieć kilka warstw dielektryka, z których każda nie może być badana oddzielnie na przebicie zwarcia, a jedynie w całościowej formie.

Zgodność izolacji z wymaganiami normatywnymi dotyczącymi wartości granicznych ustalonych w wyniku przeprowadzonych badań. Procedura przeprowadzania i wartości graniczne są regulowane przez GOST IEC 60335-1-2008

Dielektryki naturalne i syntetyczne

Materiały izolacyjne, inaczej dielektryki, ze względu na swoje pochodzenie dzielą się na naturalne (mika, drewno, lateks) i syntetyczne:

• izolatory foliowe i taśmowe na bazie polimerów;
• Laki elektroizolacyjne, emalie – roztwory substancji błonotwórczych, wytwarzane na bazie rozpuszczalników organicznych;
• Związki izolacyjne, w stanie ciekłym twardniejące natychmiast po nałożeniu na elementy przewodzące prąd. Substancje te nie zawierają w swoim składzie rozpuszczalników, ze względu na przeznaczenie dzielą się na impregnacyjne (obróbka uzwojeń urządzeń elektrycznych) i zalewowe, którymi zalewane są mufy kablowe oraz wnęki urządzeń i agregatów elektrycznych w celu uszczelnienia;
• Arkuszowe i rolowane materiały izolacyjne, które składają się z nieimpregnowanych włókien zarówno pochodzenia organicznego, jak i nieorganicznego. Mogą to być papier, tektura, fibra lub tkanina. Wykonuje się je z drewna, naturalnego jedwabiu lub bawełny;
• Tkaniny lakierowane o właściwościach izolacyjnych – specjalne materiały plastyczne na osnowie tkaniny, impregnowane składem elektroizolacyjnym, który po stwardnieniu tworzy warstwę izolacyjną.

Dielektryki syntetyczne mają ważne dla niezawodnej pracy urządzeń własności elektryczne i fizykochemiczne, określone konkretną technologią ich produkcji.

Są one szeroko stosowane w nowoczesnej elektrotechnice i przemyśle elektronicznym do wprowadzania na rynek następujących rodzajów wyrobów:

• osłony dielektryczne kabli i przewodów;
• ramy wyrobów elektrotechnicznych, takich jak cewki indukcyjne, obudowy, stojaki, panele itp.;
• elementy osprzętu elektroinstalacyjnego – puszki rozdzielcze, gniazda, oprawki, złącza kablowe, przełączniki itp.

Produkowane są również radiotechniczne płytki drukowane, w tym panele stosowane do rozkładu przewodów.

Klasyfikacja materiałów izolacyjnych

Izolacja elektrotechniczna w urządzeniach gospodarstwa domowego dzieli się na odpowiednie klasy:

• 0;
• 0I;
• I;
• II;
• III.

Urządzenia z klasą izolacji «0» posiadają roboczą warstwę izolacyjną, ale bez zastosowania elementów do uziemienia. W ich konstrukcji nie ma zacisku do podłączenia przewodu ochronnego.

Urządzenia z izolacją klasy «0I» posiadają izolację + element zerowania, ale zawierają przewód do połączenia ze źródłem zasilania, który nie ma żyły zerującej.

Izolacja posiada specjalne oznaczenie. Uziemienie wskazywane jest jako osobny symbol w miejscu podłączenia przewodu. Robi się to w celu wyrównania potencjałów. Przewód w kolorze żółto-zielonym jest podłączany do styków gniazda, żyrandola itp.

Urządzenia z izolacją klasy «I» zawierają przewód 3-żyłowy i wtyczkę z 3 stykami. Urządzenia elektroinstalacyjne tej kategorii podlegają instalacji z podłączeniem do uziemienia.

Urządzenia elektryczne posiadające izolację klasy «II», czyli podwójną lub wzmocnioną, często spotykane są w eksploatacji domowej. Taka izolacja niezawodnie chroni użytkowników przed porażeniem prądem elektrycznym, jeśli w urządzeniu nastąpi uszkodzenie izolacji podstawowej.

Produkty wyposażone w solidną podwójną izolację oznaczane są w urządzeniach zasilających symbolem W, oznaczającym: «izolacja w izolacji». Urządzeń zawierających taki symbol nie wolno zerować ani uziemiać.

Wszystkie nowoczesne urządzenia elektryczne posiadające izolację klasy „III” mogą pracować w sieciach zasilających, w których napięcie znamionowe nie przekracza 42 V.

Absolutne bezpieczeństwo podczas uruchamiania urządzeń elektrycznych zapewniają wyłączniki bezstykowe, z których cechami budowy, zasadą działania i rodzajami zapozna Państwa polecany przez nas artykuł.

Podsumowanie i przydatny film na ten temat

Film zawiera instrukcję obsługi popularnej marki megomomierza:

Krótki przegląd wideo materiałów izolacyjnych i sposoby ochrony części przewodzących prąd osprzętu elektroinstalacyjnego:

Specjalne rodzaje izolacji stosuje się w wyposażeniu wyłączników przemysłowych, na przykład typu powietrznego lub olejowego. W gospodarstwie domowym nie są one używane. Jeśli na produkcji napotka Pan/Pani na naruszenie izolacji wyłączników, należy zwrócić się do specjalistów obsługujących instalacje elektryczne.

Proszę pisać komentarze w bloku poniżej. Proszę dzielić się przydatnymi informacjami na temat artykułu, które będą pomocne dla odwiedzających stronę. Proszę zadawać pytania dotyczące spornych i niejasnych kwestii, zamieszczać zdjęcia.