ประเภทเป็นตัวนำไฟฟ้า หมายถึงเป็นวัสดุที่ไฟฟ้าไหลผ่านได้ดี วัสดุบางประเภทเป็นฉนวนไฟฟ้า หมายถึง เป็นวัสดุที่ไฟฟ้าไหลผ่านได้ไม่ดี หรือมีความต้านทานไฟฟ้าสูงมาก คือไม่ยอมให้ไฟฟ้าไหลผ่าน วัสดุทั้งสองประเภทล้วนมีประโยชน์ในการนำมาต่อวงจรไฟฟ้า หรือผลิตเป็นอุปกรณ์ไฟฟ้า Show ตัวนำ (Conductor) คือ สสาร หรือวัสดุบางชนิดที่ไฟฟ้าสามารถไหลผ่านได้ดี หรือเป็นวัตถุที่มีความต้านทานต่ำ ได้แก่ ทองแดง อลูมิเนียม ทอง และเงิน ถือว่าเป็นตัวนำไฟฟ้าที่ดีที่สุด แต่ปัจจุบันถ้าเป็นสายไฟทั่วไป มักนิยมใช้ทองแดงเป็นหลัก เนื่องจากมีราคาที่ถูกกว่าเงิน ส่วนทองและแพลทินัม ถึงแม้จะมีราคาสูง แต่ก็มักมีการนำมาใช้งานที่ต้องการป้องกันในเรื่องของสนิมหรือการออกไซด์ ตัวนำไฟฟ้าที่ดีจะต้องเป็นวัสดุที่ไฟฟ้าไหลผ่านได้ง่าย เพราะมีค่าความต้านทานไฟฟ้าต่ำ ฉนวนไฟฟ้า (Insulator) คือ สสาร หรือวัสดุบางชนิดที่ไฟฟ้าไม่สามารถไหลผ่านได้ ซึ่งจะตรงข้ามกับตัวนำ เช่น สายไฟ ด้ามจับ ถุงมือ รองเท้า หรืออุปกรณ์ที่ใช้ในการป้องกันไฟดูด เช่น ไม้แห้ง ยาง กระเบื้อง แก้ว ผ้า กระดาษ พลาสติก เป็นต้น โดยฉนวนไฟฟ้าจะทำหน้าที่ป้องกันอันตรายจากกระแสไฟฟ้า ซึ่งสายไฟส่วนใหญ่จะถูกหุ้มด้วยฉนวนกันไฟฟ้า หรือ อุปกรณ์ไฟฟ้าที่ต้องมีการสัมผัสกับร่างกายจะเป็นฉนวนไฟฟ้า เช่น ไขควง เตารีด ส่วนที่เป็นมือจับ ตัวนำไฟฟ้าที่ดีก็คือวัสดุที่ไฟฟ้าไหลผ่านได้ง่าย เพราะมีค่าความต้านทานไฟฟ้าต่ำ เมื่อนำมาเป็นตัวนำไฟฟ้าในวงจรไฟฟ้า อุปกรณ์ไฟฟ้าก็จะทำงานได้ตามปกติ แต่ถ้านำวัสดุที่ไฟฟ้าไหลผ่านได้ไม่ดี หรือมีความต้านทานไฟฟ้ามากมาต่อวงจรไฟฟ้า ไฟฟ้าก็จะไหลผ่านวงจรได้น้อยลง อุปกรณ์ไฟฟ้าอาจทำงานได้ไม่ดีหรืออาจไม่ทำงาน เช่น หลอดไฟสว่างน้อยลงหรือไม่สว่าง มอเตอร์หมุนช้าลงหรือไม่หมุน ฉนวนไฟฟ้าเป็นวัสดุในการที่กระแสไฟฟ้าไม่ไหลได้อย่างอิสระ อะตอมของฉนวนมีอิเลคตรอนที่เกาะแน่นซึ่งไม่สามารถเคลื่อนที่ได้ในทันที วัสดุเซมิคอนดักเตอร์และตัวนำอื่นๆนำกระแสไฟฟ้าได้ง่ายกว่า สถานที่ให้บริการที่แตกต่างฉนวนกันความร้อนที่ได้คือมันต้านทาน ; ฉนวนมีความต้านทานสูงกว่าสารกึ่งตัวนำหรือตัวนำ ส่วนใหญ่ร่วมเป็นตัวอย่างที่ไม่ใช่โลหะ ฉนวนเซรามิกที่ใช้กับรางไฟฟ้า สายไฟลวดทองแดงแบบ 3 แกน แต่ละแกนมีปลอกหุ้มฉนวนที่มีรหัสสี ทั้งหมดอยู่ภายในปลอกป้องกันด้านนอก ไม่มีฉนวนที่สมบูรณ์แบบเพราะแม้แต่ฉนวนก็มีประจุมือถือจำนวนเล็กน้อย ( ผู้ให้บริการชาร์จ ) ซึ่งสามารถพกพากระแสไฟได้ นอกจากนี้ ฉนวนทั้งหมดจะกลายเป็นสื่อไฟฟ้าเมื่อมีแรงดันไฟฟ้าขนาดใหญ่เพียงพอที่สนามไฟฟ้าฉีกอิเล็กตรอนออกจากอะตอม สิ่งนี้เรียกว่าแรงดันพังทลายของฉนวน วัสดุบางชนิดเช่นแก้ว , กระดาษและเทฟลอนที่มีสูงความต้านทานเป็นฉนวนไฟฟ้าที่ดีมาก ชั้นเรียนมีขนาดใหญ่มากของวัสดุถึงแม้ว่าพวกเขาอาจจะมีความต้านทานเป็นกลุ่มที่ต่ำกว่าจะเพียงพอที่ยังคงดีเพื่อป้องกันในปัจจุบันอย่างมีนัยสำคัญจากการไหลที่แรงดันไฟฟ้าที่ใช้ตามปกติและทำให้มีการจ้างงานเป็นฉนวนกันความร้อนสำหรับการเดินสายไฟฟ้าและสายเคเบิล ตัวอย่าง ได้แก่โพลีเมอร์คล้ายยางและพลาสติกส่วนใหญ่ที่สามารถเป็นเทอร์โมเซตหรือเทอร์โมพลาสติกได้ ลูกถ้วยไฟฟ้าใช้ในอุปกรณ์ไฟฟ้าเพื่อรองรับและแยกตัวนำไฟฟ้าโดยไม่ให้กระแสไหลผ่านตัวเอง วัสดุฉนวนที่ใช้ในกลุ่มที่จะตัดสายไฟฟ้าหรืออุปกรณ์อื่น ๆ เรียกว่าฉนวนกันความร้อน คำฉนวนกันความร้อนยังถูกนำมาใช้มากขึ้นโดยเฉพาะการอ้างถึงการสนับสนุนฉนวนที่ใช้ในการแนบพลังงานไฟฟ้ากระจายหรือส่งสายที่จะเสาไฟฟ้าและเสาส่ง รองรับน้ำหนักของสายไฟที่ถูกระงับโดยไม่ให้กระแสไหลผ่านหอคอยสู่พื้น ฉนวนไฟฟ้าเป็นตัวตนของการนำไฟฟ้า ทฤษฎีวงดนตรีอิเล็กทรอนิกส์(สาขาฟิสิกส์) กำหนดว่าประจุจะไหลหากมีสถานะที่อิเล็กตรอนสามารถถูกกระตุ้นได้ นี้จะช่วยให้อิเล็กตรอนที่จะได้รับพลังงานและจึงย้ายผ่านตัวนำเช่นโลหะ หากไม่มีสถานะดังกล่าว แสดงว่าวัสดุนั้นเป็นฉนวน ส่วนใหญ่ ( แต่ไม่ทั้งหมดให้ดูMott ฉนวนกันความร้อน ) ฉนวนมีขนาดใหญ่ช่องว่างวง สิ่งนี้เกิดขึ้นเนื่องจากแถบ "เวเลนซ์" ที่มีอิเล็กตรอนพลังงานสูงสุดเต็ม และช่องว่างพลังงานขนาดใหญ่แยกแถบนี้ออกจากแถบถัดไปที่อยู่ด้านบน มีแรงดันไฟฟ้าอยู่เสมอ (เรียกว่าแรงดันพังทลาย ) ที่ทำให้อิเล็กตรอนมีพลังงานเพียงพอที่จะกระตุ้นในแถบนี้ เมื่อแรงดันไฟฟ้าเกินนี้ วัสดุจะหยุดการเป็นฉนวน และประจุจะเริ่มไหลผ่าน อย่างไรก็ตาม โดยปกติแล้วจะมาพร้อมกับการเปลี่ยนแปลงทางกายภาพหรือทางเคมีที่ลดคุณสมบัติการเป็นฉนวนของวัสดุอย่างถาวร วัสดุที่ขาดการนำอิเล็กตรอนจะเป็นฉนวนหากไม่มีประจุเคลื่อนที่อื่นๆ เช่นกัน ตัวอย่างเช่น ถ้าของเหลวหรือก๊าซมีไอออน ไอออนก็สามารถทำให้ไหลเป็นกระแสไฟฟ้าได้ และวัสดุนั้นเป็นตัวนำ อิเล็กโทรไลต์และพลาสมาประกอบด้วยไอออนและทำหน้าที่เป็นตัวนำไม่ว่าจะเกี่ยวข้องกับการไหลของอิเล็กตรอนหรือไม่ก็ตาม ชำรุดเมื่ออยู่ภายใต้แรงดันไฟฟ้าที่สูงพอ ฉนวนต้องทนทุกข์ทรมานจากปรากฏการณ์ไฟฟ้าขัดข้อง . เมื่อสนามไฟฟ้าที่ใช้ผ่านสารที่เป็นฉนวนเกินกว่าตำแหน่งใดๆ ที่สนามการพังทลายของธรณีประตูของสารนั้น ฉนวนจะกลายเป็นตัวนำในทันที ทำให้เกิดกระแสไฟฟ้าเพิ่มขึ้นอย่างมาก ทำให้เกิดอาร์คไฟฟ้าผ่านสาร การสลายทางไฟฟ้าเกิดขึ้นเมื่อสนามไฟฟ้าในวัสดุแข็งแรงพอที่จะเร่งตัวพาประจุไฟฟ้าฟรี(อิเล็กตรอนและไอออน ซึ่งมักมีความเข้มข้นต่ำเสมอ) ให้มีความเร็วสูงพอที่จะกระแทกอิเล็กตรอนจากอะตอมเมื่อชนกับพวกมันทำให้เกิดไอออนไนซ์อะตอม เหล่านี้อิเล็กตรอนอิสระและไอออนจะเร่งในการเปิดและตีอะตอมอื่น ๆ การสร้างผู้ให้บริการค่าใช้จ่ายมากขึ้นในปฏิกิริยาลูกโซ่ ฉนวนจะเต็มไปด้วยผู้ให้บริการชาร์จมือถืออย่างรวดเร็วและความต้านทานของมันลดลงสู่ระดับต่ำ ในของแข็ง แรงดันพังทลายเป็นสัดส่วนกับพลังงานช่องว่างของแถบความถี่ เมื่อเกิดการปลดปล่อยโคโรนาอากาศในบริเวณรอบตัวนำไฟฟ้าแรงสูงสามารถแตกตัวและแตกตัวเป็นไอออนได้โดยไม่มีกระแสเพิ่มขึ้นอย่างร้ายแรง อย่างไรก็ตาม หากพื้นที่การสลายของอากาศขยายไปถึงตัวนำอีกตัวหนึ่งที่แรงดันไฟฟ้าต่างกัน มันจะสร้างเส้นทางนำไฟฟ้าระหว่างพวกมัน และกระแสขนาดใหญ่ไหลผ่านอากาศ ทำให้เกิดอาร์คไฟฟ้า . แม้แต่สูญญากาศก็สามารถประสบกับการพังทลายได้ แต่ในกรณีนี้การสลายหรือส่วนโค้งของสุญญากาศเกี่ยวข้องกับประจุที่พุ่งออกจากพื้นผิวของอิเล็กโทรดโลหะแทนที่จะผลิตโดยสุญญากาศเอง นอกจากนี้ ฉนวนทั้งหมดจะกลายเป็นตัวนำที่อุณหภูมิสูงมาก เนื่องจากพลังงานความร้อนของวาเลนซ์อิเล็กตรอนเพียงพอที่จะใส่ไว้ในแถบการนำไฟฟ้า [1] [2] ในตัวเก็บประจุบางตัว การลัดวงจรระหว่างอิเล็กโทรดที่เกิดขึ้นเนื่องจากการสลายไดอิเล็กตริกสามารถหายไปได้เมื่อสนามไฟฟ้าที่ใช้ลดลง [3] [4] [5] [ เกี่ยวข้อง? ] เคลือบมีความยืดหยุ่นมากของฉนวนกันความร้อนมักจะถูกนำไปใช้กับสายไฟฟ้าและสายเคเบิลนี้เรียกว่าลวด บางครั้งสายไฟไม่ได้ใช้สารเคลือบที่เป็นฉนวน ให้ใช้แค่อากาศ เนื่องจากการเคลือบแข็ง (เช่น พลาสติก) อาจใช้งานไม่ได้ อย่างไรก็ตาม สายไฟที่สัมผัสกันทำให้เกิดการเชื่อมต่อแบบไขว้ไฟฟ้าลัดวงจรและอันตรายจากไฟไหม้ ในสายโคแอกเชียลตัวนำกลางต้องได้รับการสนับสนุนตรงกลางของเกราะกลวงเพื่อป้องกันการสะท้อนของคลื่น EM สุดท้าย สายไฟที่มีแรงดันไฟฟ้าสูงกว่า 60 V [ ต้องการอ้างอิง ]อาจทำให้เกิดอันตรายจากไฟฟ้าช็อตและไฟฟ้าช็อตได้ การเคลือบฉนวนช่วยป้องกันปัญหาเหล่านี้ทั้งหมด สายบางคนมีครอบคลุมเครื่องจักรกลที่มีระดับแรงดันไฟฟ้าไม่[ ต้องการอ้างอิง ] -eg: บริการวางเชื่อมออดลวดเทอร์โม สายไฟหรือสายเคเบิลที่หุ้มฉนวนมีระดับแรงดันไฟฟ้าและพิกัดอุณหภูมิตัวนำไฟฟ้าสูงสุด อาจไม่มีพิกัดความดัง (ความจุกระแสไฟ) เนื่องจากสิ่งนี้ขึ้นอยู่กับสภาพแวดล้อมโดยรอบ (เช่น อุณหภูมิแวดล้อม) ในระบบอิเล็กทรอนิกส์แผงวงจรพิมพ์ทำจากพลาสติกอีพ็อกซี่และไฟเบอร์กลาส แผ่นไม่นำไฟฟ้ารองรับชั้นตัวนำฟอยล์ทองแดง ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ ส่วนประกอบที่ใช้งานขนาดเล็กและละเอียดอ่อนจะถูกฝังอยู่ภายในพลาสติกอีพ็อกซี่หรือพลาสติกฟีนอลที่ไม่นำไฟฟ้าหรือภายในแก้วอบหรือสารเคลือบเซรามิก ในส่วนประกอบไมโครอิเล็กทรอนิกส์เช่นทรานซิสเตอร์และไอซีโดยปกติวัสดุซิลิกอนจะเป็นตัวนำเนื่องจากการเติมสาร แต่สามารถเลือกเปลี่ยนเป็นฉนวนที่ดีได้โดยการใช้ความร้อนและออกซิเจน ซิลิกอนที่ออกซิไดซ์คือควอทซ์เช่นซิลิกอนไดออกไซด์ซึ่งเป็นส่วนประกอบหลักของแก้ว ในระบบไฟฟ้าแรงสูงที่มีหม้อแปลงและตัวเก็บประจุน้ำมันฉนวนเหลวเป็นวิธีทั่วไปที่ใช้ในการป้องกันส่วนโค้ง อากาศแทนที่น้ำมันในพื้นที่ที่ต้องรองรับแรงดันไฟฟ้าอย่างมีนัยสำคัญโดยไม่ต้องสลายไฟฟ้า วัสดุฉนวนของระบบไฟฟ้าแรงสูงอื่นๆ ได้แก่ ที่ยึดลวดเซรามิกหรือแก้ว แก๊ส สุญญากาศ และเพียงแค่วางสายไฟให้ห่างกันพอที่จะใช้อากาศเป็นฉนวน สายไฟที่รองรับโดยฉนวนเซรามิกแบบพินใน แคลิฟอร์เนียสหรัฐอเมริกา ฉนวนเซรามิก 10 kV แสดงเพิง ตัวนำไฟฟ้าเหนือศีรษะสำหรับการส่งกำลังไฟฟ้าแรงสูงเป็นแบบเปลือยและหุ้มฉนวนด้วยอากาศโดยรอบ ตัวนำสำหรับแรงดันไฟฟ้าที่ต่ำกว่าในการกระจายอาจมีฉนวนบางส่วน แต่มักจะเปลือยเช่นกัน สนับสนุนฉนวนที่เรียกว่าฉนวนจะต้องที่จุดที่พวกเขาได้รับการสนับสนุนจากเสาไฟฟ้าหรือเสาส่ง ฉนวนยังจำเป็นเมื่อลวดเข้าไปในอาคารหรืออุปกรณ์ไฟฟ้า เช่นหม้อแปลงไฟฟ้าหรือเบรกเกอร์วงจรเพื่อป้องกันสายไฟจากเคส เหล่านี้ฉนวนกลวงกับตัวนำภายในพวกเขาจะเรียกว่าบูช วัสดุอินซูเลเตอร์ใช้สำหรับการส่งไฟแรงดันสูงที่ทำจากแก้ว , พอร์ซเลนหรือวัสดุพอลิเมอคอมโพสิต ฉนวนพอร์ซเลนที่ทำจากดินเหนียว , ควอทซ์หรืออลูมิเนียมและเฟลด์สปาร์และถูกปกคลุมไปด้วยเรียบเคลือบจะหลั่งน้ำ ลูกถ้วยไฟฟ้าที่ทำจากพอร์ซเลนที่อุดมด้วยอลูมินาถูกนำมาใช้ในเกณฑ์ความแข็งแรงเชิงกลสูง พอร์ซเลนมีความเป็นไดอิเล็กตริกประมาณ 4–10 kV/mm. [6]แก้วมีความเป็นฉนวนที่สูงกว่า แต่มันดึงดูดการควบแน่นและรูปร่างที่หนาไม่สม่ำเสมอซึ่งจำเป็นสำหรับฉนวนนั้นหล่อได้ยากหากไม่มีความเครียดภายใน [7]ผู้ผลิตฉนวนบางรายหยุดผลิตฉนวนแก้วในช่วงปลายทศวรรษ 1960 โดยเปลี่ยนไปใช้วัสดุเซรามิก เมื่อเร็ว ๆ นี้ สาธารณูปโภคด้านไฟฟ้าบางแห่งได้เริ่มแปลงเป็นวัสดุพอลิเมอร์คอมโพสิตสำหรับฉนวนบางประเภท โดยทั่วไปประกอบด้วยแกนกลางที่ทำจากพลาสติกเสริมแรงด้วยเส้นใยและเปลือกหุ้มด้านนอกที่ทำจากยางซิลิโคนหรือยางเอทิลีนโพรพิลีนไดอีนโมโนเมอร์ ( EPDM ) ฉนวนคอมโพสิตมีต้นทุนน้อยกว่า น้ำหนักเบากว่า และมีความสามารถในการกันน้ำได้ดีเยี่ยม การผสมผสานนี้ทำให้เหมาะสำหรับการบริการในพื้นที่ที่มีมลพิษ อย่างไรก็ตาม วัสดุเหล่านี้ยังไม่มีอายุการใช้งานที่ยาวนานของแก้วและพอร์ซเลน ออกแบบบูชเซรามิกแรงดันสูงระหว่างการผลิต ก่อน เคลือบ (1977) การสลายทางไฟฟ้าของฉนวนเนื่องจากแรงดันไฟฟ้ามากเกินไปสามารถเกิดขึ้นได้ด้วยวิธีใดวิธีหนึ่งจากสองวิธี:
ฉนวนไฟฟ้าแรงสูงส่วนใหญ่ได้รับการออกแบบให้มีแรงดันไฟวาบไฟที่ต่ำกว่าแรงดันที่เจาะ ดังนั้นจึงกะพริบก่อนที่จะเจาะเพื่อหลีกเลี่ยงความเสียหาย สิ่งสกปรก มลภาวะ เกลือ และโดยเฉพาะอย่างยิ่งน้ำบนพื้นผิวของฉนวนไฟฟ้าแรงสูงสามารถสร้างเส้นทางนำไฟฟ้าข้ามได้ ทำให้เกิดกระแสรั่วไหลและวาบไฟตามผิวไฟ แรงดันไฟแฟลชโอเวอร์สามารถลดลงได้มากกว่า 50% เมื่อฉนวนเปียก ฉนวนไฟฟ้าแรงสูงสำหรับการใช้งานกลางแจ้งได้รับการออกแบบมาเพื่อเพิ่มความยาวของเส้นทางการรั่วไหลไปตามพื้นผิวจากปลายด้านหนึ่งไปยังอีกด้านหนึ่ง เรียกว่าความยาวตามผิวฉนวน เพื่อลดกระแสรั่วไหลเหล่านี้ [8]เพื่อให้บรรลุสิ่งนี้ พื้นผิวจะถูกหล่อหลอมเป็นชุดของลอนลูกฟูกหรือรูปทรงดิสก์ที่มีศูนย์กลาง เหล่านี้มักจะรวมถึงเพิงหนึ่งหรือหลาย; พื้นผิวรูปถ้วยคว่ำลงซึ่งทำหน้าที่เป็นร่มเพื่อให้แน่ใจว่าส่วนหนึ่งของเส้นทางการรั่วไหลของพื้นผิวภายใต้ 'ถ้วย' จะแห้งในสภาพอากาศเปียก ระยะห่างตามผิวฉนวนขั้นต่ำคือ 20-25 มม./kV แต่ต้องเพิ่มขึ้นในพื้นที่ที่มีมลพิษสูงหรือพื้นที่เกลือทะเลในอากาศ ประเภทของฉนวนไฟฟ้าฉนวนสามเฟสที่ใช้กับสายส่ง โดยทั่วไป 13.8 kV แบบเฟสต่อเฟส เส้นถูกยึดไว้ในรูปแบบเพชร ใช้ฉนวนหลายตัวระหว่างเสา เหล่านี้เป็นคลาสทั่วไปของฉนวน: [ ต้องการการอ้างอิง ]
ฉนวนหุ้มรางที่สามสัมผัสด้านล่างในฉนวนปลอก ฉนวนกันความร้อนที่ช่วยปกป้องความยาวเต็มรูปแบบของการติดต่อด้านล่างสามแยก ฉนวนกันสะเทือนจำนวนยูนิตฉนวนแบบแผ่นทั่วไปสำหรับแรงดันไฟฟ้าในสายมาตรฐาน [10]แรงดันไฟฟ้าสาย(kV)แผ่นดิสก์34.536941156138816111230142871534518360234002450034600447505976560 สตริงฉนวนกันสะเทือน (สตริงแนวตั้งของแผ่นดิสก์) บนเสาแขวน 275 kV ชุดฉนวนแผ่นแก้วแบบแขวนที่ใช้ในสายฉนวนกันสะเทือนสำหรับสายส่งไฟฟ้าแรงสูง ฉนวนชนิดพินไม่เหมาะสำหรับแรงดันไฟฟ้าที่มากกว่าประมาณ 69 kV แบบต่อบรรทัด แรงดันไฟในการส่งผ่านที่สูงขึ้นจะใช้สายฉนวนกันกระเทือน ซึ่งสามารถทำได้สำหรับแรงดันไฟในการส่งผ่านที่ใช้งานได้จริงโดยการเพิ่มองค์ประกอบฉนวนเข้ากับเชือก (11) สายส่งไฟฟ้าแรงสูงมักใช้การออกแบบฉนวนกันสะเทือนแบบโมดูลาร์ สายไฟถูกระงับจาก 'สาย' ของฉนวนรูปแผ่นดิสก์เหมือนกันซึ่งยึดติดกันด้วยหมุดโลหะหรือข้อต่อลูกและซ็อกเก็ต ข้อดีของการออกแบบนี้คือ สายฉนวนที่มีแรงดันพังทลายต่างกันสำหรับใช้กับแรงดันไฟฟ้าที่แตกต่างกัน สามารถสร้างได้โดยใช้จำนวนหน่วยพื้นฐานที่แตกต่างกัน นอกจากนี้ หากฉนวนตัวใดตัวหนึ่งในตัวแบ่งสายอักขระ สามารถเปลี่ยนได้โดยไม่ต้องทิ้งสายทั้งหมด แต่ละยูนิตสร้างจากแผ่นเซรามิกหรือแก้วที่มีฝาโลหะและหมุดยึดกับด้านตรงข้าม เพื่อให้มองเห็นชิ้นส่วนที่บกพร่องได้ชัดเจน หน่วยแก้วได้รับการออกแบบมาเพื่อให้แรงดันไฟเกินทำให้เกิดการอาร์กทะลุผ่านกระจกแทนการวาบไฟตามผิว แก้วผ่านการอบร้อนจึงแตกเป็นเสี่ยง ทำให้มองเห็นยูนิตที่เสียหายได้ อย่างไรก็ตาม ความแข็งแรงทางกลของตัวเครื่องไม่เปลี่ยนแปลง ดังนั้นสายฉนวนจึงอยู่ด้วยกัน หน่วยฉนวนแผ่นกันสะเทือนมาตรฐานมีเส้นผ่านศูนย์กลาง 25 ซม. (9.8 นิ้ว) และยาว 15 ซม. (6 นิ้ว) สามารถรองรับน้ำหนักได้ 80-120 k N (18-27 k lbf ) มีแรงดันวาบไฟตามผิวแบบแห้งประมาณ 72 kV และได้รับการจัดอันดับที่แรงดันไฟฟ้าในการทำงาน 10-12 kV [12]อย่างไรก็ตาม แรงดันไฟแฟลชโอเวอร์ของสตริงมีค่าน้อยกว่าผลรวมของดิสก์ส่วนประกอบ เนื่องจากสนามไฟฟ้าไม่กระจายไปทั่วสตริง แต่จะแรงที่สุดที่ดิสก์ใกล้กับตัวนำมากที่สุด ซึ่งจะกะพริบก่อน บางครั้งมีการเพิ่มวงแหวนคัดเกรดโลหะรอบๆ ดิสก์ที่ปลายไฟฟ้าแรงสูง เพื่อลดสนามไฟฟ้าทั่วทั้งดิสก์นั้นและปรับปรุงแรงดันวาบไฟตามผิว ในสายไฟฟ้าแรงสูงมากฉนวนกันความร้อนอาจถูกล้อมรอบด้วยแหวนโคโรนา [13]เหล่านี้โดยทั่วไปประกอบด้วยtorusesของอลูมิเนียม (โดยทั่วไป) หรือท่อทองแดงที่ติดอยู่กับสาย ได้รับการออกแบบมาเพื่อลดสนามไฟฟ้า ณ จุดที่ฉนวนติดกับสาย เพื่อป้องกันการปล่อยโคโรนาซึ่งส่งผลให้เกิดการสูญเสียพลังงาน ฉนวนกันความร้อน ที่จับบน ไฟฟ้า รั้วสำหรับ วัว ประวัติศาสตร์ภาพถ่ายล่าสุดของเส้นทางเสาโทรเลขแบบเปิดพร้อมฉนวนพอร์ซเลน Quidenham , Norfolk , สหราชอาณาจักร ระบบไฟฟ้าคนแรกที่จะทำให้การใช้ฉนวนเป็นสายโทรเลข ; พบว่าการยึดสายไฟเข้ากับเสาไม้โดยตรงทำให้ได้ผลลัพธ์ที่แย่มาก โดยเฉพาะในช่วงที่อากาศชื้น ฉนวนแก้วตัวแรกที่ใช้ในปริมาณมากมีรูเข็มแบบไม่มีเกลียว ชิ้นแก้วเหล่านี้วางอยู่บนหมุดไม้เรียว ในแนวตั้งจะยื่นขึ้นไปจากคานขวางของเสา (โดยทั่วไปจะมีลูกถ้วยเพียงสองตัวถึงเสาและอาจมีตัวหนึ่งอยู่ด้านบนของเสาเอง) การหดตัวตามธรรมชาติและการขยายตัวของสายไฟที่ผูกติดอยู่กับ "ฉนวนแบบไม่มีเกลียว" เหล่านี้ส่งผลให้ฉนวนหลุดออกจากหมุด บริษัทในกลุ่มแรกๆ ที่ผลิตฉนวนเซรามิกคือบริษัทต่างๆ ในสหราชอาณาจักร โดยที่ Stiff และDoultonใช้สโตนแวร์ตั้งแต่ช่วงกลางปี 1840, Joseph Bourne (ภายหลังเปลี่ยนชื่อเป็นDenby ) ผลิตขึ้นจากราวปี 1860 และ Bullers จากปี 1868 สิทธิบัตรยูทิลิตี้หมายเลข48,906ได้รับ Louis A. Cauvet เมื่อวันที่ 25 กรกฎาคม พ.ศ. 2408 สำหรับกระบวนการผลิตลูกถ้วยไฟฟ้าที่มีรูเข็มแบบเกลียว: ฉนวนแบบพินยังคงมีรูเข็มแบบเกลียว การประดิษฐ์ฉนวนแบบกันกระเทือนทำให้สามารถส่งกำลังไฟฟ้าแรงสูงได้ เมื่อแรงดันไฟฟ้าของสายส่งไฟฟ้าถึงและผ่าน 60,000 โวลต์ ฉนวนที่จำเป็นต้องมีมีขนาดใหญ่และหนักมาก โดยฉนวนที่ทำขึ้นเพื่อความปลอดภัยที่ 88,000 โวลต์นั้นใกล้เคียงกับขีดจำกัดในทางปฏิบัติสำหรับการผลิตและการติดตั้ง ในทางกลับกัน ฉนวนกันกระเทือนสามารถต่อเข้ากับสายได้ตราบเท่าที่แรงดันไฟฟ้าของสายไฟฟ้าต้องการ มีการผลิตฉนวนโทรศัพท์ โทรเลข และฉนวนไฟฟ้าจำนวนมาก บางคนรวบรวมพวกเขาทั้งเพื่อผลประโยชน์ทางประวัติศาสตร์ของพวกเขาและเพื่อคุณภาพความงามของการออกแบบและการตกแต่งฉนวนหลายแบบ องค์กรนักสะสมแห่งหนึ่งคือสมาคมฉนวนแห่งชาติสหรัฐอเมริกา ซึ่งมีสมาชิกมากกว่า 9,000 คน [14] บ่อยครั้งที่ออกอากาศ เสาอากาศวิทยุถูกสร้างขึ้นเป็นหม้อน้ำเสาซึ่งหมายความว่าโครงสร้างเสาทั้งหมดจะลุ้นกับไฟฟ้าแรงสูงและจะต้องฉนวนจากพื้นดิน ใช้ตัวยึดสตีไทต์ พวกเขาต้องทนต่อไม่เพียงแต่แรงดันไฟฟ้าของเสากระโดงลงสู่พื้น ซึ่งสามารถเข้าถึงค่าสูงถึง 400 kV ที่เสาอากาศบางตัว แต่ยังต้องรับน้ำหนักของเสากระโดงและแรงไดนามิกด้วย เขาโค้งและอุปกรณ์ป้องกันฟ้าผ่าเป็นสิ่งจำเป็นเนื่องจากฟ้าผ่าที่เสากระโดงเป็นเรื่องปกติ สายไฟ Guy ที่รองรับเสาเสาอากาศมักจะมีฉนวนป้องกันความเครียดเสียบอยู่ในการเดินสายเคเบิล เพื่อป้องกันไม่ให้ไฟฟ้าแรงสูงบนเสาอากาศเกิดการลัดวงจรลงกราวด์หรือสร้างอันตรายจากการกระแทก บ่อยครั้งที่สายเคเบิลของ Guy มีฉนวนหลายตัว วางเพื่อแยกสายเคเบิลออกเป็นความยาวที่ป้องกันไม่ให้เกิดเสียงสะท้อนทางไฟฟ้าที่ไม่ต้องการในตัวผู้ ฉนวนเหล่านี้มักจะเป็นเซรามิกและทรงกระบอกหรือรูปไข่ (ดูรูป) โครงสร้างนี้มีข้อดีตรงที่เซรามิกอยู่ภายใต้การบีบอัดมากกว่าแรงดึง จึงสามารถรับน้ำหนักได้มากกว่า และหากฉนวนแตก ปลายสายจะยังคงต่ออยู่ ฉนวนเหล่านี้ยังต้องติดตั้งอุปกรณ์ป้องกันแรงดันไฟเกินด้วย สำหรับขนาดของฉนวนผู้ชายต้องคำนึงถึงประจุไฟฟ้าสถิตกับผู้ชาย สำหรับเสากระโดงสูง สิ่งเหล่านี้อาจสูงกว่าแรงดันไฟฟ้าที่เกิดจากตัวส่งสัญญาณมาก โดยต้องใช้ตัวแยกหารด้วยฉนวนในหลายส่วนบนเสาสูงที่สุด ในกรณีนี้ ผู้ชายที่ต่อสายดินที่ฐานยึดสมอด้วยขดลวด หรือถ้าเป็นไปได้โดยตรง เป็นตัวเลือกที่ดีกว่า ฟีดไลน์ที่ติดเสาอากาศกับอุปกรณ์วิทยุ โดยเฉพาะประเภทตะกั่วแฝดมักจะต้องอยู่ห่างจากโครงสร้างโลหะ สนับสนุนฉนวนใช้เพื่อวัตถุประสงค์นี้จะเรียกว่าฉนวนความขัดแย้ง สายเคเบิลทองแดงหุ้มฉนวนแร่หุ้มพีวีซี พร้อมแกนนำไฟฟ้า 2 แกน วัสดุฉนวนที่สำคัญที่สุดคืออากาศ นอกจากนี้ยังใช้ฉนวนที่เป็นของแข็ง ของเหลว และก๊าซหลายชนิดในอุปกรณ์ไฟฟ้า ในขนาดเล็กหม้อแปลง , เครื่องกำเนิดไฟฟ้าและมอเตอร์ไฟฟ้า , ฉนวนกันความร้อนในขดลวดประกอบด้วยถึงสี่ชั้นบาง ๆ ของฟิล์มโพลิเมอร์เคลือบเงา ลวดแม่เหล็กหุ้มฉนวนฟิล์มอนุญาตให้ผู้ผลิตได้รับจำนวนรอบสูงสุดภายในพื้นที่ที่มีอยู่ ขดลวดที่ใช้ตัวนำหนามักจะห่อหุ้มด้วยไฟเบอร์กลาสเสริมฉนวนเทป ขดลวดอาจเคลือบด้วยสารเคลือบเงาเพื่อป้องกันไฟฟ้าโคโรนาและลดการสั่นสะเทือนของลวดที่เกิดจากสนามแม่เหล็ก ขดลวดหม้อแปลงไฟฟ้าขนาดใหญ่ยังคงฉนวนส่วนใหญ่กับกระดาษไม้เคลือบเงาและน้ำมันแร่ ; แม้ว่าวัสดุเหล่านี้จะถูกใช้มานานกว่า 100 ปีแล้ว แต่ก็ยังให้ความสมดุลทางเศรษฐกิจที่ดีและประสิทธิภาพที่เพียงพอ บัสบาร์และเซอร์กิตเบรกเกอร์ในสวิตช์เกียร์อาจหุ้มฉนวนด้วยฉนวนพลาสติกเสริมแรงด้วยแก้ว ผ่านกรรมวิธีให้มีการแพร่กระจายของเปลวไฟต่ำ และเพื่อป้องกันการติดตามกระแสไฟในวัสดุ ในอุปกรณ์รุ่นเก่าที่ทำขึ้นจนถึงต้นทศวรรษ 1970 อาจพบแผ่นกระดานที่ทำจากแร่ใยหินอัด แม้ว่าจะเป็นฉนวนไฟฟ้าที่ความถี่กำลังเพียงพอ แต่การจัดการหรือซ่อมแซมวัสดุใยหินสามารถปล่อยเส้นใยที่เป็นอันตรายออกไปในอากาศได้ และต้องถืออย่างระมัดระวัง ลวดที่หุ้มฉนวนด้วยแร่ใยหินสักหลาดถูกนำมาใช้ในงานที่มีอุณหภูมิสูงและทนทานตั้งแต่ช่วงทศวรรษ 1920 ลวดประเภทนี้จำหน่ายโดยGeneral Electricภายใต้ชื่อทางการค้าว่า "Deltabeston" [15] แผงสวิตช์หน้าสดจนถึงต้นศตวรรษที่ 20 ทำด้วยหินชนวนหรือหินอ่อน บางอุปกรณ์ไฟฟ้าแรงสูงถูกออกแบบมาเพื่อใช้งานภายในแรงดันสูงฉนวนก๊าซเช่นกำมะถัน hexafluoride วัสดุฉนวนที่ทำงานได้ดีที่กำลังไฟและความถี่ต่ำอาจไม่เป็นที่น่าพอใจที่ความถี่วิทยุเนื่องจากความร้อนจากการกระจายไดอิเล็กตริกมากเกินไป สายไฟฟ้าอาจจะเป็นฉนวนที่มีพลาสติก , เชื่อมขวางพลาสติก (ทั้งผ่านการประมวลผลลำแสงอิเล็กตรอนหรือเชื่อมขวางทางเคมี), พีวีซี , Kapton , ยางเหมือนโพลิเมอร์น้ำมันกระดาษชุบ, Teflon , ซิลิโคนหรือการปรับเปลี่ยนเอทิลีน tetrafluoroethylene ( ETFE ) สายไฟขนาดใหญ่อาจใช้ผงอนินทรีย์บีบอัดขึ้นอยู่กับการใช้งาน วัสดุฉนวนที่ยืดหยุ่นได้ เช่นพีวีซี (โพลีไวนิลคลอไรด์)ใช้สำหรับเป็นฉนวนวงจรและป้องกันไม่ให้มนุษย์สัมผัสกับลวด 'ที่มีไฟฟ้า' ซึ่งเป็นวัสดุที่มีแรงดันไฟฟ้า 600 โวลต์หรือน้อยกว่า วัสดุทางเลือกมีแนวโน้มที่จะถูกใช้มากขึ้นเนื่องจากกฎหมายด้านความปลอดภัยและสิ่งแวดล้อมของสหภาพยุโรปทำให้ PVC ประหยัดน้อยลง ฉนวน Class I และ Class IIอุปกรณ์ไฟฟ้าแบบพกพาหรือแบบมือถือทั้งหมดมีฉนวนป้องกันผู้ใช้จากการกระแทกที่เป็นอันตราย Class I ฉนวนกันความร้อนที่ต้องใช้ร่างกายโลหะและอื่น ๆ ส่วนที่เป็นโลหะของอุปกรณ์ที่สามารถเชื่อมต่อกับโลกผ่านทางสายดินที่ต่อสายดินที่บริการหลักแผง แต่เพียงความต้องการพื้นฐานในฉนวนตัวนำ อุปกรณ์นี้ต้องการพินเสริมบนปลั๊กไฟสำหรับการเชื่อมต่อสายดิน ชั้นที่สองหมายถึงฉนวนกันความร้อนที่อุปกรณ์ที่หุ้มฉนวนสองชั้น ใช้กับอุปกรณ์บางอย่าง เช่น เครื่องโกนหนวดไฟฟ้า เครื่องเป่าผม และเครื่องมือไฟฟ้าแบบพกพา ฉนวนกันความร้อนคู่ต้องว่าอุปกรณ์มีทั้งฉนวนกันความร้อนขั้นพื้นฐานและเสริมซึ่งแต่ละจะเพียงพอที่จะป้องกันไม่ให้เกิดไฟฟ้าช็อต ส่วนประกอบที่ได้รับพลังงานจากไฟฟ้าภายในทั้งหมดถูกปิดไว้อย่างสมบูรณ์ภายในตัวเครื่องที่หุ้มฉนวนซึ่งป้องกันการสัมผัสกับส่วนที่ "มีกระแสไฟฟ้า" ในสหภาพยุโรปเครื่องใช้ไฟฟ้าที่มีฉนวนสองชั้นทั้งหมดจะถูกทำเครื่องหมายด้วยสัญลักษณ์สี่เหลี่ยมสองช่อง โดยช่องหนึ่งอยู่ด้านในอีกช่องหนึ่ง [16] วัสดุชนิดใด ที่มีคุณสมบัติเป็น "ฉนวนไฟฟ้าฉนวนไฟฟ้า หมายถึง วัตถุที่ไม่ยอมให้กระแสไฟฟ้าไหลผ่านได้หรือไหลผ่านได้ยาก โดย เรียงล าดับตัวอย่างของวัตถุที่ฉนวนไฟฟ้าที่ดีที่สุดไปยังฉนวนไฟฟ้าที่แย่เช่น อากาศแห้ง แก้ว เทียนไข อีโบไนต์ครั่ง เชลแล็ก ยาง กามะถัน ไหม ขนสัตว์กระเบื้องเคลือบ น้ามัน น้า บริสุทธิ์
วัสดุใดเหมาะต่อการนำมาใช้เป็นฉนวนไฟฟ้าส่วนวัสดุที่แทบจะไม่ยอมให้ไฟฟ้าไหลผ่านเลยก็มีประโยชน์มากเช่นกัน เพราะเหมาะที่จะนำไปใช้เป็นฉนวนกันไฟฟ้า (Insulator) เช่น สายไฟ ด้ามจับ ถุงมือ รองเท้า หรืออุปกรณ์ที่ใช้ในการป้องกันไฟดูด วัสดุที่เป็นฉนวนไฟฟ้าได้แก่ ไม้แห้ง ยาง กระเบื้อง แก้ว ผ้า กระดาษ พลาสติก เป็นต้น
วัสดุใดเป็นฉนวนที่ดีวัสดุบางอย่างเช่น แก้ว กระดาษหรือเทฟลอน มีคุณสมบัติในการเป็นฉนวนไฟฟ้าที่ดีมาก แม้ว่าจะมีค่าความต้านทานไฟฟ้าค่อนต่ำ แต่ก็ถือว่า "ดีพอ" ที่จะใช้เป็นฉนวนของสายไฟและสายเคเบิล รวมไปถึงวัสดุจำพวกโพลิเมอร์บางอย่างที่คล้ายกับยาง และพลาสติก ซึ่งสามารถใช้เป็นฉนวนกับระบบแรงดันต่ำถึงแรงดันปานกลาง (ประมาณหลักร้อยถึงหลักพันโวลต์)
ข้อใดเป็นฉนวนไฟฟ้าที่นิยมใช้กันทั่วไปวัสดุที่ใช้ทำฉนวนสายไฟฟ้ามีด้วยกันหลายชนิด แต่ละชนิดมีคุณสมบัติ รวมทั้งจุดเด่นและจุดด้อยที่แตกต่างกันออกไป ซึ่งวัสดุที่นิยมใช้ทำสายไฟฟ้ามากที่สุดคือ โพลิไวนิลคลอไรด์ (Polyvinyl Chloride: PVC) และ ครอสลิงกด์พอลิเอทิลีน (Cross-Linked Polyethylene: XLPE)
|
วัสดุใดเหมาะต่อการนํามาใช้เป็น ฉนวนไฟฟ้า
ลิขสิทธิ์ © 2024 th.frojeostern Inc.
