O isolador (electricidade)

a Sobrecarga de condutores de alta tensão de transmissão de energia elétrica estão nuas, e estão isoladas pelo ar circundante. Condutores para voltagens mais baixas na distribuição podem ter algum isolamento, mas muitas vezes também estão vazios., Suportes isolantes chamados isoladores são necessários nos pontos onde eles são suportados por postes de utilidade ou torres de transmissão. Os isoladores também são necessários quando o fio entra em edifícios ou dispositivos elétricos, como transformadores ou disjuntores, para isolar o fio da caixa. Estes isoladores ocos com um condutor dentro deles chamam-se bushings.os isoladores de materiais utilizados para a transmissão de energia de alta tensão são feitos de materiais de vidro, de porcelana ou de polímeros compósitos., Os isoladores de porcelana são feitos de argila, quartzo ou alumina e feldspato, e são cobertos com um esmalte suave para derramar água. Os isoladores feitos de porcelana rica em alumina são usados onde alta resistência mecânica é um critério. A porcelana tem uma força dielétrica de cerca de 4-10 kV / mm. o vidro tem uma maior força dielétrica, mas atrai condensação e as formas irregulares grossas necessárias para os isoladores são difíceis de moldar sem estirpes internas. Alguns fabricantes de isoladores pararam de fazer isoladores de vidro no final dos anos 1960, mudando para materiais cerâmicos.,

recentemente, alguns utilitários elétricos começaram a converter materiais compósitos de polímeros para alguns tipos de isoladores. Estes são tipicamente compostos por uma haste central feita de plástico reforçado com fibras e uma divisória externa feita de borracha de silicone ou borracha de monômero de etileno-propileno-dieno (EPDM). Isoladores compostos são menos caros, mais leves em peso, e têm excelente capacidade hidrofóbica. Esta combinação torna-os ideais para o serviço em áreas poluídas. No entanto, estes materiais ainda não têm a vida útil comprovada de longo prazo de vidro e porcelana.,

DesignEdit

A descarga elétrica de um isolante, devido ao excesso de tensão pode ocorrer de duas maneiras:

• Um furo de arco é uma avaria e condução do material do isolante, fazendo com que um arco elétrico através do interior do isolante. O calor resultante do arco geralmente danifica o isolador irreparavelmente., Tensão de punção é a tensão através do isolador (quando instalado em sua maneira normal) que causa um arco de punção.um arco de flashover é uma ruptura e condução do ar ao redor ou ao longo da superfície do isolador, causando um arco ao longo do exterior do isolador. Isoladores são geralmente projetados para suportar flashover sem danos. Tensão de Flashover é a tensão que causa um arco de flash-over.a maioria dos isoladores de alta tensão são concebidos com uma tensão de flashover mais baixa do que a de punção, para evitar danos.,sujeira, poluição, sal e particularmente água na superfície de um isolador de alta tensão pode criar um caminho condutor através dele, causando correntes de vazamento e flashovers. A tensão de flashover pode ser reduzida em mais de 50% quando o isolador está molhado. Os isoladores de alta tensão para utilização no exterior são moldados para maximizar o comprimento do caminho de fuga ao longo da superfície de uma ponta à outra, chamado de comprimento de rasteira, para minimizar essas correntes de vazamento. Para isso, a superfície é moldada em uma série de ondulações ou formas concêntricas de discos., Estes geralmente incluem uma ou mais barracas; superfícies voltadas para baixo em forma de copo que agem como guarda-chuvas para garantir que a parte da rota de fuga da superfície sob o “copo” permanece seca em tempo húmido. As distâncias mínimas de deslocação são de 20-25 mm / kV, mas devem ser aumentadas em zonas de elevada poluição ou em zonas de alto mar com sal.

  tipos de isoladores edit

  um isolador de três fases utilizado nas linhas de distribuição, tipicamente de 13, 8 kV de fase a fase. As linhas são mantidas em um padrão de diamante, vários isoladores usados entre pólos.,

  estas são as classes comuns de isoladores:

  • Pin isolador – como o nome sugere, o isolador do tipo pin é montado num pin no braço cruz no poste. Há um sulco na extremidade superior do isolador. O condutor passa por este sulco e é amarrado ao isolador com arame recozido do mesmo material que o condutor. Isoladores do tipo Pin são usados para a transmissão e distribuição de comunicações, e energia elétrica a tensões até 33 kV., Os isoladores feitos para tensões operacionais entre 33 kV e 69 kV tendem a ser muito volumosos e tornaram-se pouco econômicos nos últimos anos.
  • post insulator – um tipo de isolador na década de 1930 que é mais compacto do que os isoladores de tipo pin tradicionais e que rapidamente substituiu muitos isoladores de tipo pin em linhas até 69 kV e em algumas configurações, pode ser feito para operação em até 115 kV.,isolador de suspensão-para voltagens superiores a 33 kV, é prática corrente utilizar isoladores do tipo suspensão, constituídos por vários discos de vidro ou porcelana ligados em série por ligações metálicas sob a forma de uma corda. O condutor é suspenso na extremidade inferior desta corda, enquanto a extremidade superior é segura para o braço cruzado da torre. O número de unidades de disco utilizadas depende da tensão.isolador de estirpes-utiliza-se um beco sem saída ou um pólo ou torre de ancoragem quando uma secção rectilínea das extremidades de linha ou ângulos se desloca noutra direcção., Estes pólos devem suportar a tensão lateral (horizontal) da secção longa e recta do fio. Para suportar esta carga lateral, isoladores de tensão são usados. Para linhas de baixa tensão (menos de 11 kV), os isoladores de grilhetas são utilizados como isoladores de tensão. No entanto, para as linhas de transmissão de alta tensão, são utilizadas cordas de isoladores de casquilho e cavilha (suspensão), ligadas à armação numa direcção horizontal. Quando a tensão de carga nas linhas é excessivamente alta, como em longos leitos fluviais, duas ou mais cordas são usadas em paralelo.,isolador de grilhetas – nos primeiros dias, os isoladores de grilhetas foram utilizados como isoladores de estirpes. No entanto, são frequentemente usados para linhas de distribuição de baixa tensão. Estes isoladores podem ser utilizados em posição horizontal ou vertical. Eles podem ser fixados diretamente ao poste com um parafuso ou ao braço cruzado.
  • Bushing-permite que um ou vários condutores para passar através de uma divisória, como uma parede ou um tanque, e isola os condutores dela.,
  • Linha pós isolante
  • Estação post isolante
  • Corte

  Suspensão insulatorsEdit

  número Típico de disco isolante unidades para o padrão de tensões de linha

  tensão de Linha (kV)	Discos
  34.,4
  600	44
  750	59
  765	60

  Suspension insulator string (the vertical string of discs) on a 275 kV suspension pylon

  Suspended glass disc insulator unit used in suspension insulator strings for high voltage transmission lines

  Pin-type insulators are unsuitable for voltages greater than about 69 kV line-to-line., Tensões de transmissão mais elevadas usam cordas isoladoras de suspensão, que podem ser feitas para qualquer tensão de transmissão prática, adicionando elementos isoladores à corda.as linhas de transmissão de alta tensão geralmente utilizam modelos de isoladores de suspensão modulares. Os fios são suspensos de uma “corda” de isoladores idênticos em forma de disco que se ligam entre si com cavilhas metálicas ou ligações de esferas e tomadas. A vantagem deste projeto é que cadeias de isoladores com diferentes tensões de desagregação, para uso com diferentes tensões de linha, podem ser construídas usando diferentes números das unidades básicas., Além disso, se uma das unidades isoladoras na cadeia quebrar, ela pode ser substituída sem descartar a cadeia inteira.cada unidade é construída com um disco cerâmico ou de vidro com tampa metálica e cementada em lados opostos. Para tornar as unidades defeituosas óbvias, as unidades de vidro são projetadas de modo que uma sobretensão causa um arco de perfuração através do vidro em vez de um flashover. O vidro é tratado termicamente para estilhaçar, tornando visível a unidade danificada. No entanto, a força mecânica da unidade é inalterada, de modo que a corda isoladora permanece unida.,

  As unidades isoladoras de disco de suspensão padrão têm 25 centímetros de diâmetro e 15 centímetros de comprimento, podem suportar uma carga de 80-120 kN (18-27 klbf), têm uma tensão de flashover seca de cerca de 72 kV, e são classificados com uma tensão de funcionamento de 10-12 kV. No entanto, a tensão de flashover de uma corda é menor que a soma de seus discos componentes, porque o campo elétrico não é distribuído uniformemente através da corda, mas é mais forte no disco mais próximo ao condutor, que flashes sobre primeiro., Anéis de classificação de Metal são por vezes adicionados em torno do disco na extremidade de alta tensão, para reduzir o campo elétrico através desse disco e melhorar a tensão de flashover.em linhas de muito alta tensão, o isolador pode estar rodeado por anéis de corona. Estes consistem tipicamente em toros de alumínio (mais comumente) ou tubagem de cobre ligado à linha. Eles são projetados para reduzir o campo elétrico no ponto onde o isolador Está ligado à linha, para evitar a descarga de corona, o que resulta em perdas de energia.,

  HistoryEdit

  a recent photo of an open wire telegraph pole route with porcelain insulators. Quidenham, Norfolk, Reino Unido

  os primeiros sistemas elétricos a fazer uso de isoladores foram linhas telegráficas; a ligação direta de fios a postes de madeira foi encontrada para dar resultados muito pobres, especialmente durante o tempo húmido.

  os primeiros isoladores de vidro utilizados em grandes quantidades tinham um buraco de pino não listado., Estas peças de vidro foram posicionadas sobre um pino de madeira afunilado, estendendo-se verticalmente para cima do braço do Pólo (normalmente apenas dois isoladores para um pólo e talvez um em cima do próprio pólo). A contração Natural e a expansão dos fios amarrados a estes “isoladores sem trelas” resultaram em isoladores que se retiraram de seus pinos, requerendo reseação manual.,entre os primeiros a produzir isoladores de cerâmica estavam empresas no Reino Unido, com Stiff e Doulton usando grés a partir de meados da década de 1840, Joseph Bourne (mais tarde renomeado Denby) produzindo-os a partir de 1860 e Bullers a partir de 1868. A patente de utilidade número 48.906 foi concedida a Louis A. Cauvet em 25 de julho de 1865 para um processo de produção de isoladores com um pinhole roscado: isoladores de tipo pino ainda têm cavilhas roscadas.a invenção de isoladores do tipo suspensão tornou possível a transmissão de alta tensão., À medida que as tensões da linha de transmissão atingiam e passavam 60.000 volts, os isoladores necessários se tornavam muito grandes e pesados, com isoladores feitos para uma margem de segurança de 88.000 volts sendo aproximadamente o limite prático para a fabricação e instalação. Os isoladores de suspensão, por outro lado, podem ser conectados em cordas o tempo necessário para a tensão da linha.uma grande variedade de isoladores de telefone, telégrafo e energia foram feitos; algumas pessoas recolhem-nos, tanto pelo seu interesse histórico como pela qualidade estética de muitos desenhos e acabamentos isoladores., Uma organização de colecionadores é a Associação Nacional de isoladores dos EUA, que tem mais de 9.000 membros.