Изоляция выключателей: требования к изоляционным материалам для бытовых и промышленных устройств

Надежное использование электрооборудования любых типов зависит от состояния изоляционных материалов, которые присутствуют в конструкции токоведущих компонентов каждого электрического устройства. Нарушение изоляции выключателей может привести к перебоям в подаче электроэнергии, возникновению пожара или даже к травмам людей.

В данной статье мы подробно расскажем о различных типах изоляции, которые обеспечивают безопасное использование коммутирующих приборов. Рассмотрим природные и синтетические, стандартные и усиленные варианты изоляционных материалов, а также особенности их маркировки и советы для покупателей.

Защита электрооборудования за счет изоляции

Изолирующие материалы предназначены для защиты людей и животных от электрического удара. Важно правильно выбрать диэлектрик, ориентируясь на его форму, толщину и параметры рабочего напряжения, так как они могут варьироваться в зависимости от конструкции устройства.

Кроме того, на изоляционные свойства могут влиять условия эксплуатации, как в производственной, так и в бытовой среде. Толщина, качество изоляции и степень электросопротивления должны соответствовать воздействию внешних факторов, а также стандартным условиям работы.

Для оценки изоляционных свойств необходимо подать на кабель испытательное напряжение и с помощью мультиметра или тестера определить уровень сопротивления изоляции электрического устройства.

Детали о том, как проверять напряжение в электрических розетках, можно найти в следующем материале, который рекомендуем изучить.

Электрическая изоляция может состоять из определенного слоя диэлектрика заданной толщины или из конструктивной формы (корпуса), изготовленного из диэлектрических материалов. При этом диэлектриком может быть покрыта вся поверхность проводящих элементов или только те, которые изолированы от других частей устройства.

Типы изоляционных материалов

Производители современных электрических выключателей, используемых в жилых, офисных и промышленных зданиях, выделяют несколько категорий электротехнической изоляции: основная (или рабочая), дополнительная, двойная и усиленная.

Основная (рабочая) изоляция

Это первичная защита электрических установок, обеспечивающая безопасную и стабильную работу, предотвращая короткие замыкания и защищая пользователей от непосредственного контакта с токоведущими частями.

Согласно нормативам, рабочая изоляция должна покрывать всю поверхность проводов, кабелей и других компонентов, по которым проходит электрический ток. Например, провода электрических приборов всегда имеют изоляцию.

В качестве недорогого и быстрого решения для изоляции токоведущих частей провода, соединяющихся с электрическими приборами, могут использоваться поливинилхлоридные трубки-кембрики.

Она должна гарантировать стойкость ко всем потенциальным внешним воздействиям, возникающим в процессе эксплуатации электровыключателей, включая воздействие силовых полей, тепловое нагревание, механическое трение и агрессивное воздействие окружающей среды.

Перечисленные факторы могут негативно сказаться на электрических свойствах изоляционных материалов, что также может привести к ухудшению их характеристик и скорейшему износу.

Эти изоляционные материалы доступны и экономически выгодны; они изготавливаются из ПВХ и имеют различные размеры по длине и ширине, с возможностью выбора из разнообразной цветовой гаммы, а также стойким клеевым составом с прочным и износостойким сцеплением.

В случае промышленного использования выключателей сотрудники должны периодически проверять степень износа изоляционных конструкций и своевременно проводить профилактические мероприятия для контроля их защитных характеристик.

Поддержание высокого уровня сопротивления изоляции помогает снизить риск возникновения замыканий на землю и сводит к минимуму вероятность электрических ударов.

Показатель сопротивления указывает на текущее состояние изоляции между двумя проводящими элементами и помогает оценить риск утечки тока. Бережный и неразрушающий способ контроля полезен для отслеживания состояния изоляционных слоев.

В небольших и неразветвленных электросетях сопротивление изоляции является ключевым показателем безопасности. Контроль основной изоляции может быть приемо-сдаточным, проводимым сразу после установки или ремонта, либо периодическим — не реже одного раза в год.

В условиях высокой влажности проверки проводятся от 2 до 4 раз в год. Измерения осуществляются с помощью цифровых приборов, таких как мегаомметры.

Универсальные цифровые измерительные приборы предназначены не только для определения текущего сопротивления изоляции, но и для проверки ее электрической прочности, что позволяет специалистам тестировать изоляционные слои оборудования на электрическую пробивку.

Периодический контроль сопротивления изоляции на выключателях производится на производственных площадках, где оборудование подвергается негативному воздействию химических паров, влаги, пыли и повышения температуры, что может нарушить изоляцию. Инструменты с поврежденной изоляцией представляют серьезную опасность для жизни.

Правила устройства электроустановок (ПУЭ), действующие в России, требуют регулярного измерения сопротивления изоляции для сетей электропитания напряжением от 1 кВ и выше.

Сопротивление диэлектрических материалов в осветительных установках на участке между двумя смежными предохранителями, между любым проводом и землей, а также между любыми двумя проводами должно быть не менее 0,5 МОм.

Этот показатель не применим к воздушным проводам внешних электрических установок или к оборудованию, находящемуся в условиях постоянной влажности, где сопротивление может изменяться в зависимости от влажности воздуха.

Следует подчеркнуть, что отсутствие стандартов изоляции для таких установок является важным фактором, который руководству предприятий следует учитывать, чтобы обеспечить безопасную эксплуатацию устройств и более внимательно контролировать состояние изоляционных материалов.

Если вы используете электроинструменты с двойной изоляцией, важно ежемесячно проверять их изоляцию с помощью мегаомметра. Если инструмент выдается работникам, то проверку на наличие короткого замыкания следует проводить с использованием мультиметра.

Согласно ПУЭ, измерения сопротивления электроизоляции должны проводиться при напряжении не менее 500 В, а испытания изоляции многожильных кабелей — при напряжении 6—10 кВ.

Проверка целостности токоведущих жил кабеля и их соответствие фазам, выполняемая мегаомметром, должна проводиться минимум двумя специалистами. Один из них должен иметь допуск не ниже IV группы, а второй — не ниже III группы.

Причины для установки дополнительной защиты

Дополнительная изоляция применяется в электроустановках с рабочим напряжением до 1 кВ. Она служит независимым изоляционным слоем, который устанавливается в сочетании с основной изоляцией оборудования для защиты выключателей от косвенного контакта с потенциально опасными элементами.

Она в первую очередь призвана защищать от электрических ударов в случае повреждения основного слоя изоляции. Примеры дополнительной изоляции включают пластиковые корпуса выключателей, втулки-изоляторы, кембрики и пластиковые трубки.

Для данной категории изоляции используются материалы, которые обладают отличительными физическими свойствами от стандартных форм диэлектриков, применяемых в качестве основной изоляции электрооборудования.

Для пропитки стеклоткани могут использоваться лаки на основе масла, полиэфиров, кремнийорганических соединений или фторопласта. Все эти материалы создают на ткани надёжные, диэлектрические поверхности.

Это необходимо учитывать, чтобы даже в самых неблагоприятных условиях эксплуатации и хранения электрооборудование было защищено от одновременного повреждения как основной, так и дополнительной изоляции.

Преимущества двойной изоляции

Опасность электрического удара при косвенном контакте с элементами оборудования может быть значительно снижена благодаря установке двойной изоляции.

Эти прочные защитные материалы применяются в электротехнических устройствах с напряжением до 1 кВ. Здесь создаются два уровня защиты — основная и дополнительная. Двойная изоляция устанавливается в различных электротехнических приборах, включая ручные фонари и электрические инструменты, а также в разделительные трансформаторы.

На производственных объектах эксплуатируется множество типов выключателей, которые согласно ГОСТу должны иметь как двойную, так и усиленную изоляцию, в зависимости от технологической сложности производства.

Основная идея двойной изоляции заключается в том, что на проводящие части выключателей накладывается второй изоляционный слой, который защищает человека от прикосновения к металлическим элементам, которые могут оказаться под высоким напряжением.

Для предотвращения этого металлические корпуса высокотехнологичного электрооборудования покрываются изоляционным слоем, а рукоятки, кнопки и панели управления изготавливаются из диэлектрических материалов.

В домашних устройствах также производится изоляция кнопок, проводов и корпуса, который делает из металла. К недостаткам таких покрытий можно отнести довольно высокую механическую хрупкость: теоретически возможно разрушение изоляционного слоя под воздействием повторяющихся механических факторов.

По этой причине металлические, не проводящие ток части электрических приборов могут оказаться под электрическим напряжением. Поэтому крайне важно регулярно проверять состояние изоляции с помощью специализированных измерительных приборов, следуя электрической схеме.

Схема электрической цепи, представленная для измерения утечек тока в изоляции, согласуется с ГОСТ МЭК 60335-1-2008, принимая во внимание требования национальной экономики России.

Стоит заметить, что разрушение второго слоя изоляции не окажет значительного влияния на основное функционирование приборов и обычно не выявляется в процессе проверки. Двойная изоляция целесообразно использовать для тех типов электрического оборудования, которые в быту не будут подвергаться механическим ударам и давлению на токоведущие части.

Наиболее надежную защиту для людей обеспечивает двойная изоляция в оборудовании, корпус которого выполнен из непроводящего, изоляционного материала; это служит гарантией защиты от поражения током.

Корпус, проводящий ток, сможет предохранить от электрического удара не только в случае пробоя изоляции внутри устройства, но и при случайном контакте человека с токоведущими элементами. При повреждении корпуса нарушится конструктивная целостность деталей и элементов, и прибор не сможет функционировать.

Если в устройстве предусмотрена защита, то она автоматически отключит неисправный прибор от электросети. В металлическом корпусе специальные втулки выполняют функцию дополнительной изоляции.

Через эти втулки сетевой кабель проходит в корпус, а изоляционные прокладки разделяют электродвигатель от корпуса. На паспортной табличке электротехнического устройства с двойной изоляцией изображён специальный знак: квадрат, помещённый внутрь другого квадрата.

Зачем нужна усиленная изоляция?

В производственных условиях иногда оказывается трудно использовать двойную изоляцию из-за конструктивных особенностей электроустройств, как, например, в выключателях и щёткодержателях. В таких случаях необходимо использовать иной вид защиты — усиленную изоляцию.

Усиленная изоляция применяется к электроустановкам с номинальным напряжением до 1 кВ. Она обеспечивает уровень защиты от поражения электрическим током, сопоставимый с характеристиками двойной изоляции.

Согласно требованиям ГОСТ Р 12.1.009-2009 ССБТ, усиленная изоляция может состоять из нескольких слоёв диэлектрика, которые нельзя тестировать раздельно на пробой короткого замыкания, а только в полном объёме.

Аттестация изоляции осуществляется в соответствии с нормативными документами при проведении испытаний на предельные значения, как указано в ГОСТ МЭК 60335-1-2008.

Природные и синтетические диэлектрики

Изоляционные материалы или диэлектрики делятся на естественные (такие как слюда, дерево, латекс) и синтетические:

• Плёночные и ленточные изоляторы на основе полимеров;
• Электроизоляционные лаки и эмали — растворы плёнкообразующих веществ на основе органических растворителей;
• Изоляционные компаунды, которые в жидком состоянии затвердевают после нанесения на токопроводящие элементы. Эти вещества не содержат растворителей и классифицируются на пропиточные (для обработки обмоток электроприборов) и заливочные составы, используемые для герметизации кабельных муфт и полостей приборов;
• Листовые и рулонные изоляционные материалы, сделанные из непропитанных волокон как органического, так и неорганического происхождения, таких как бумага, картон, фибра или ткань. Они изготавливаются из древесины, натурального шелка или хлопка;
• Лакокраски с изоляционными свойствами — это специальные гибкие материалы на тканевой основе, пропитанные электроизоляционным составом, который образует изоляционный слой после затвердевания.

Синтетические диэлектрики обладают важными электрическими и физико-химическими характеристиками, которые определяются спецификой их производства.

Они широко применяются в современной электротехнике и электронной промышленности для производства следующих видов изделий:

• Диэлектрические оболочки кабелей и проводов;
• Каркасы электротехнических изделий, таких как индуктивные катушки, корпуса, стойки, панели и т. д.;
• Элементы электроустановочной арматуры — распределительные коробы, розетки, патроны, разъёмы и переключатели.

Также производятся печатные платы для радиоэлектроники, включая панели для соединения проводников.

Классификация изоляционных материалов

Электротехническая изоляция в бытовых устройствах делится на классы:

Приборы класса изоляции «0» имеют рабочий слой изоляции, однако не предусматривают заземление и подобные элементы для соединения защитного проводника.

Приборы класса «0I» оснащены изоляцией плюс элементом для зануления, но при этом в них присутствует провод для подключения к источнику питания, который не имеет заземляющего провода.

Изоляция маркируется специальным знаком. Заземление обозначается отдельной иконкой в месте подключения провода для выравнивания потенциалов. Провод желто-зеленого цвета подключается к контактам розеток, люстр и прочих устройств.

Приборы с изоляцией класса «I» имеют трёхжильный шнур и вилку с тремя контактами, предназначенные для подключения к заземлению.

Электроприборы класса «II», то есть с двойной или усиленной изоляцией, довольно распространены в бытовой сфере. Такая изоляция обеспечивает надёжную защиту от поражения электрическим током в случае повреждения основной изоляции.

Устройства с прочной двойной изоляцией обозначаются знаком В в силуовом оборудовании, что означает «изоляция в изоляции». Приборы с таким знаком не допускается занулять или заземлять.

Все современные электрические устройства, имеющие изоляцию класса «III», могут функционировать в электросетях с напряжением не более 42 В.

Абсолютная безопасность при использовании электрооборудования обеспечивается бесконтактными выключателями, с особенностями конструкции, принципом работы и различными видами которых можно ознакомиться в рекомендуемой статье.

Заключение и полезное видео по теме

Представленный видеоролик содержит инструкции по работе с популярным мегаомметром:

Краткий обзор изоляционных материалов и методов защиты токоведущих компонентов электроустановочных устройств:

Особые виды изоляции чаще всего применяются в промышленном оборудовании, например, в выключателях воздушного или масляного типов, которые не находят применения в быту. Если у вас возникли проблемы с изоляцией выключателей на производстве, следует обратиться к квалифицированным специалистам, занимающимся обслуживанием электроустановок.

Будем рады вашим комментариям в нижем блоке. Делитесь полезной информацией по теме статьи, которая может быть интересна потенциальным читателям. Задавайте вопросы и делитесь фотографиями.

Видео:

Электричество выходит из — под контроля