Isolamento degli interruttori: requisiti di isolamento per apparecchi domestici e industriali

L'utilizzo sicuro di tutti i tipi di apparecchiature elettrotecniche dipende direttamente dalle condizioni effettive dei materiali isolanti presenti nella struttura delle parti conduttrici di ogni prodotto installato. Se l'isolamento degli interruttori viene danneggiato, è possibile un malfunzionamento dell'alimentazione elettrica, un incendio e persino un incidente.

Le parleremo di tutti i tipi di isolamento che garantiscono la piena sicurezza nell'uso degli apparecchi di commutazione. Nell'articolo che Le proponiamo sono descritti in dettaglio i tipi naturali e sintetici, ordinari e rinforzati. Vengono fornite le caratteristiche della marcatura e consigli per gli acquirenti.

Protezione isolante delle apparecchiature elettriche

I materiali isolanti proteggono le persone e gli animali circostanti dalle scosse elettriche. Una sola condizione: è necessario scegliere correttamente il dielettrico consumabile, la sua forma, spessore, parametri della tensione di esercizio (che può essere diversa, così come la struttura dell'apparecchio).

Inoltre, le condizioni di funzionamento industriali o domestiche di un complesso dispositivo elettrotecnico possono influenzare significativamente la qualità degli isolanti. La qualità dell'isolamento, lo spessore e il grado di resistenza elettrica devono corrispondere all'effettiva influenza dell'ambiente circostante e alle condizioni operative standard.

Per verificare le proprietà isolanti, viene applicata una tensione di prova al cavo, quindi con un multimetro o un tester si rilevano i valori della resistenza di isolamento del dispositivo elettrico.

Informazioni su come si controlla la tensione in una presa elettrica sono contenute nell'articolo seguente, che consigliamo di leggere.

L'isolamento elettrico può includere sia uno strato di dielettrico di un determinato spessore, sia una forma strutturale (involucro) realizzata in materiale dielettrico. Il dielettrico ricopre tutta la superficie degli elementi conduttori dell'apparecchiatura o solo quegli elementi conduttori che sono isolati da altre parti della struttura.

Tipi di materiali isolanti

I produttori di moderni interruttori elettrici utilizzati in edifici residenziali, uffici e industriali distinguono i seguenti tipi di isolamento elettrotecnico: funzionale (di base), aggiuntivo, doppio, rinforzato.

Isolamento funzionale (di base)

Essa è, di per sé, la principale protezione degli impianti elettrici, che garantisce loro un funzionamento normale e stabile, senza cortocircuiti, e protegge gli utenti dal contatto diretto con le parti in tensione.

Secondo le normative, l'isolamento funzionale deve ricoprire l'intera superficie dei fili, dei cavi e degli altri elementi percorsi dalla corrente elettrica. Ad esempio, i cavi degli apparecchi elettrici sono sempre ricoperti di isolamento.

I tubi in PVC (cambric) vengono utilizzati come metodo economico e rapido per isolare le parti in tensione dei cavi che alimentano gli apparecchi elettrici.

Deve garantire resistenza contro tutti i potenziali agenti esterni che possono manifestarsi durante l'uso degli interruttori elettrici in caso di azione simultanea di campi di forza, riscaldamento termico, attrito meccanico e agenti aggressivi dell'ambiente.

I fattori elencati influenzano negativamente le caratteristiche elettriche dei materiali dielettrici (isolanti) e possono causare un deterioramento irreversibile delle proprietà utili, rendendo l'isolamento soggetto a un rapido logoramento.

Materiale isolante economico e accessibile a tutti. Realizzato in PVC, è disponibile in diverse dimensioni sia in lunghezza che in larghezza. La gamma cromatica può variare, la composizione adesiva è resistente, l'aderenza è forte e resistente all'abrasione.

Se si tratta di un uso industriale degli interruttori, il personale dell'azienda deve controllare periodicamente l'intensità dell'usura delle strutture isolanti e svolgere tempestivamente attività di manutenzione preventiva per monitorare le loro proprietà protettive.

Il mantenimento responsabile di un elevato livello di resistenza di isolamento riduce i potenziali cortocircuiti verso terra o massa e azzera il rischio di scosse elettriche.

Il valore di resistenza caratterizza lo stato attuale della qualità dell'isolamento tra due elementi conduttori e fornisce indicazioni sul rischio di correnti di dispersione. La natura non distruttiva e delicata di tale controllo è utile per monitorare l'usura e l'invecchiamento degli strati isolanti.

Nelle piccole reti elettriche poco ramificate, la resistenza di isolamento è il principale fattore di sicurezza. Il controllo dell'isolamento principale può essere di tipo collaudo, effettuato subito dopo i lavori di installazione o riparazione, oppure periodico, eseguito durante l'esercizio dell'apparecchiatura almeno una volta all'anno.

In ambienti molto umidi, il controllo viene effettuato da 2 a 4 volte all'anno in modo continuo. Le misurazioni vengono eseguite con uno strumento di misura digitale per il controllo dell'isolamento – il megohmmeter.

Strumento di misura universale. Non è destinato solo a determinare lo stato effettivo della resistenza di isolamento, ma anche a verificarne la rigidità dielettrica. Con esso, gli specialisti testano gli strati isolanti delle apparecchiature per verificare la presenza di perforazioni elettriche.

Il controllo periodico della resistenza di isolamento sugli interruttori installati viene effettuato nei siti produttivi, dove le apparecchiature nel tempo sono soggette agli effetti negativi di vapori corrosivi di sostanze chimiche, umidità, polvere e temperature elevate. In tali condizioni, l'isolamento degli interruttori può essere danneggiato. Gli apparecchi con isolamento danneggiato sono pericolosi per la vita umana.

Le norme di settore PUE (Regole per l'installazione degli impianti elettrici) adottate in Russia richiedono di effettuare regolarmente la misurazione della resistenza di isolamento presente nelle reti di alimentazione da 1 kV e superiori.

La resistenza dei materiali dielettrici nella rete degli impianti di illuminazione, nel tratto compreso tra due fusibili adiacenti, tra qualsiasi conduttore e terra, così come tra due conduttori qualsiasi, deve essere non inferiore a 0,5 MΩ.

Questo parametro non si applica in pratica ai conduttori aerei di dispositivi elettrici esterni, né agli impianti situati in ambienti estremamente umidi, perché in essi la resistenza non è costante e dipende dai valori di umidità dell'aria.

Va notato in particolare che, se per tali impianti non esistono norme specifiche per l'isolamento, la direzione delle aziende deve tenere conto di questo fattore e adottare tutte le misure per un uso sicuro delle apparecchiature, controllando più attentamente lo stato attuale dei materiali isolanti.

Se Lei utilizza nel lavoro un elettroutensile con doppio isolamento, sarà necessario testare mensilmente il suo isolamento con un megohmmetro. Se l'utensile viene fornito dall'azienda ai dipendenti, la verifica dell'assenza di cortocircuito verso la carcassa deve essere eseguita con un apposito strumento – il multimetro.

Secondo le norme PUE, la misurazione della resistenza di isolamento deve essere effettuata con una tensione di almeno 500 V, mentre il test dell'isolamento dei cavi multipolari deve essere effettuato con una tensione di 6–10 kV.

La determinazione dell'integrità dei conduttori portacorrente del cavo e la verifica con megohmmetro della loro corrispondenza alle fasi devono essere eseguite da almeno due persone. Le norme richiedono che una di esse abbia un'autorizzazione non inferiore al gruppo IV, e la seconda non inferiore al gruppo III.

Motivi della protezione aggiuntiva

L'isolamento supplementare viene inserito negli impianti elettrici con tensione di esercizio fino a 1 kV. Si tratta di un isolamento indipendente che viene montato insieme all'isolamento principale dell'apparecchiatura, per proteggere gli interruttori, in caso di contatto indiretto con elementi dannosi, durante condizioni operative complesse e pericolose.

Principalmente, svolge la funzione di protezione contro le scosse elettriche in caso di danneggiamento dello strato isolante principale. Un esempio pratico di isolamento supplementare – è l'involucro in plastica dell'interruttore, boccole isolanti, guaine, tubi di plastica e altri tipi di dielettrici.

Per questo tipo di isolamento vengono utilizzati materiali che differiscono per le loro proprietà fisiche dalle forme standard di dielettrici, che costituiscono l'isolamento principale degli apparecchi elettrici.

Per l'impregnazione del tessuto in vetro laccato si utilizzano vernici a base oleosa, poliestere, poliestere epossidica, siliconica oppure con l'impiego di fluoroplastica o gomma. Tutte creano perfettamente sulla tessuto superfici verniciate dielettriche.

Ciò viene realizzato in modo tale che, anche nelle condizioni di lavoro o nei metodi di conservazione più sfavorevoli delle apparecchiature elettriche, sia improbabile che l'isolamento principale, funzionale e supplementare vengano danneggiati contemporaneamente.

Vantaggio del doppio isolamento

Un tale pericolo potenziale per le persone, come la scossa elettrica al momento del contatto indiretto con elementi dell'apparecchiatura, può essere significativamente ridotto mediante l'installazione di un isolamento doppio.

Questi robusti materiali protettivi vengono utilizzati in dispositivi elettrotecnici dove è presente una tensione fino a 1 kV. Qui vengono installati 2 gradi di protezione – principale e supplementare. I produttori installano l'isolamento doppio in vari apparecchi elettrotecnici: lampade portatili, utensili elettrici portatili, trasformatori di isolamento.

Nella produzione sono in uso molti tipi di interruttori che, secondo GOST, devono avere sia isolamento doppio che rinforzato; il caso specifico dipende dalla complessità della tecnologia di produzione.

Il significato pratico dell'isolamento doppio è che, oltre allo strato dielettrico principale, viene posizionato un secondo strato isolante sulle parti sotto tensione degli interruttori. Esso protegge la persona dal contatto con le parti metalliche conduttrici che potrebbero trovarsi sotto alta tensione.

Per evitare ciò, gli involucri metallici delle apparecchiature elettriche ad alta tecnologia vengono rivestiti con uno strato isolante, le maniglie, i pulsanti e i pannelli di controllo sono realizzati a base di dielettrici.

Negli elettrodomestici vengono isolati anche i pulsanti, i cavi e l'involucro esterno in metallo. Lo svantaggio di questo tipo di rivestimenti è la relativa fragilità meccanica: esiste la possibilità teorica di danneggiamento dello strato isolante a causa di ripetuti stress meccanici.

Per questo motivo, le parti metalliche non sotto tensione dei dispositivi elettrici potrebbero trovarsi sotto tensione. Pertanto è molto importante effettuare misurazioni dello stato fisico dell'isolamento con gli strumenti appropriati, in conformità con lo schema elettrico.

Schema elettrico del circuito, fornito per la misurazione della corrente di dispersione nell'isolamento, secondo GOST IEC 60335-1-2008, tenendo conto delle esigenze dell'economia nazionale della Federazione Russa

Va sottolineato il fatto che la distruzione del secondo strato di isolamento non può in alcun modo influenzare il funzionamento principale degli apparecchi e, di norma, non viene rilevata durante il controllo. Ha senso applicare il doppio isolamento per quei tipi di apparecchiature elettriche che, nell'uso domestico, non saranno soggette a urti meccanici e pressione sulle parti in tensione.

La protezione più affidabile per le persone sarà garantita dal metodo del doppio isolamento su quegli apparecchi il cui involucro è realizzato in materiale non conduttivo, isolante: esso costituisce una garanzia contro il pericoloso shock elettrico.

L'involucro non conduttivo degli apparecchi proteggerà dalla corrente non solo in caso di rotture del dielettrico all'interno del prodotto, ma anche in caso di contatto accidentale di una persona con elementi in tensione. In caso di rottura dell'involucro, la disposizione costruttiva delle parti e degli elementi verrà compromessa e l'apparecchio smetterà di funzionare.

Se è presente una protezione, essa interverrà automaticamente e scollegherà il prodotto difettoso dalla rete. Negli involucri metallici dei dispositivi, la funzione di isolamento supplementare è svolta da boccole speciali.

Attraverso di esse, il cavo di rete passa nell'involucro, e le guarnizioni isolanti separano il motore elettrico dell'apparecchiatura dall'involucro. La targhetta identificativa dell'apparecchio elettrico con doppio isolamento riporta l'immagine di un simbolo speciale: un quadrato all'interno di un altro quadrato.

A cosa serve l'isolamento rinforzato?

Nelle condizioni di produzione, ci sono momenti in cui è piuttosto problematico applicare il doppio isolamento a causa delle caratteristiche costruttive dei dispositivi elettrici. Ad esempio, negli interruttori, nei portaspazzole, ecc. In tal caso, si deve utilizzare un altro tipo di protezione: l'isolamento rinforzato.

L'isolamento rinforzato viene installato su impianti elettrici con tensione nominale fino a 1 kV. È in grado di garantire un grado di protezione contro lo shock elettrico equivalente alle proprietà del doppio isolamento.

Secondo i requisiti di GOST R 12.1.009-2009 SSBT, l'isolamento rinforzato può avere più strati di dielettrico, ciascuno dei quali non può essere testato separatamente per la perforazione da cortocircuito, ma solo nella sua forma integrale.

Conformità dell'isolamento ai requisiti normativi per i valori limite stabiliti a seguito delle prove. La procedura di esecuzione e i valori limite sono regolamentati da GOST IEC 60335-1-2008

Dielettrici naturali e sintetici

I materiali isolanti, ovvero i dielettrici, in base alla loro origine si dividono in naturali (mica, legno, lattice) e sintetici:

• isolatori a film e a nastro a base di polimeri;
• Vernici e smalti isolanti elettrici – soluzioni di sostanze filmogene, realizzate a base di solventi organici;
• Composti isolanti, che allo stato liquido induriscono immediatamente dopo l'applicazione sugli elementi conduttori. Queste sostanze non contengono solventi e, in base alla loro funzione, si suddividono in impregnanti (trattamento degli avvolgimenti di apparecchi elettrici) e compositi di colata, con cui vengono colmate le giunzioni dei cavi e le cavità di apparecchi e gruppi elettrici a scopo di sigillatura;
• Materiali isolanti in fogli e rotoli, costituiti da fibre non impregnate di origine sia organica che inorganica. Possono essere carta, cartone, fibra o tessuto. Sono realizzati con legno, seta naturale o cotone;
• Tessuti verniciati con proprietà isolanti – materiali plastici speciali a base tessile, impregnati con una composizione elettroisolante che, dopo l'indurimento, forma una pellicola isolante.

I dielettrici sintetici possiedono caratteristiche elettriche e fisico-chimiche importanti per il funzionamento affidabile degli apparecchi, determinate dalla specifica tecnologia di produzione.

Essi sono ampiamente utilizzati nell'elettrotecnica moderna e nell'industria elettronica per la produzione dei seguenti tipi di prodotti:

• Involucri dielettrici dei prodotti per cavi e conduttori;
• Telai di prodotti elettrotecnici, come bobine di induttanza, involucri, supporti, pannelli, ecc.;
• Elementi della componentistica per impianti elettrici – scatole di derivazione, prese, portalampade, connettori per cavi, interruttori, ecc.

Vengono inoltre prodotti circuiti stampati radioelettronici, compresi i pannelli utilizzati per il cablaggio dei conduttori.

Classificazione dei materiali isolanti

L'isolamento elettrotecnico negli apparecchi domestici si suddivide nelle seguenti classi:

• 0;
• 0I;
• I;
• II;
• III.

Gli apparecchi con classe di isolamento «0» hanno uno strato isolante funzionante, ma senza l'impiego di elementi per la messa a terra. Nella loro costruzione non è presente un morsetto per il collegamento del conduttore di protezione.

Gli apparecchi con isolamento di classe «0I» dispongono di un isolamento più un elemento per la neutralizzazione, ma contengono un cavo per il collegamento alla fonte di alimentazione che non presenta un conduttore di neutro.

L'isolamento presenta una marcatura speciale. La messa a terra è indicata da un simbolo separato nel punto di collegamento del conduttore. Ciò viene fatto per equalizzare i potenziali. Il conduttore di colore giallo-verde viene collegato ai contatti della presa, del lampadario, ecc.

Apparecchi con isolamento di classe I contengono un cavo tripolare e una spina con 3 contatti. I dispositivi di installazione elettrica di questa categoria sono soggetti a installazione con collegamento a terra.

Gli apparecchi elettrici con isolamento di classe «II», ovvero doppio o rinforzato, si incontrano spesso nell'uso domestico. Tale isolamento protegge efficacemente gli utenti dal rischio di scossa elettrica in caso di danneggiamento dell'isolamento principale.

I prodotti dotati di doppio isolamento robusto sono contrassegnati nelle apparecchiature elettriche con il simbolo 'V', che significa «isolamento nell'isolamento». Gli apparecchi che presentano tale simbolo non devono essere messi a neutro né a terra.

Tutti i moderni apparecchi elettrici con isolamento di classe 'III' possono funzionare in reti di alimentazione dove la tensione nominale non supera i 42 V.

La sicurezza assoluta durante l'attivazione di apparecchiature elettriche è garantita da interruttori senza contatto, le cui caratteristiche di costruzione, principio di funzionamento e tipologie sono illustrate nell'articolo che raccomandiamo.

Conclusioni e video utili sull'argomento

Il video contiene le istruzioni per l'uso di un popolare marchio di megohmmeter:

Una breve panoramica video dei materiali isolanti e dei metodi di protezione delle parti conduttrici degli accessori di installazione elettrica:

Tipi speciali di isolamento vengono utilizzati nelle apparecchiature degli interruttori industriali, ad esempio di tipo ad aria o ad olio. Non vengono utilizzati in ambito domestico. Se si verifica un malfunzionamento dell'isolamento degli interruttori in un ambiente produttivo, è necessario rivolgersi ai tecnici che effettuano la manutenzione degli impianti elettrici.

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