Vysokoteplotní izolace vodičů: Materiály, aplikace a normy

Výběr správné izolace kabelů je zásadní a má přímý vliv na bezpečnost, výkon a životnost elektrických instalací. Na trhu je k dispozici mnoho izolačních materiálů pro elektrické kabely, které se mohou týkat typu vnitřní izolace (obklopující každou žílu) nebo vnější izolace (obklopující celý kabel).

Konstrukce elektrického kabelu

Při probírání tématu izolace elektrických kabelů dostupných na trhu je vhodné úvodem zmínit samotnou konstrukci elektrického kabelu.

  • Vodivá žíla
  • Vnitřní izolace
  • Vnější izolace
  • Stínění - vrstva chránící jednotlivé žíly

Typy izolačních materiálů

Při hledání vhodného kabelu se můžeme setkat s různými označeními izolace, která mohou být pro neznalé problematiky obtížně srozumitelná. Níže uvádíme přehled nejčastěji používaných materiálů a jejich vlastností.

PVC (polyvinylchlorid)

PVC, neboli poly(vinylchlorid), je odolný syntetický polymer, který se nejčastěji vyskytuje v plastifikované (PVC-P) a neplastifikované (PVC-U) formě. PVC je tedy nehořlavý, povětrnostním vlivům či kyselinám odolný materiál, který se díky svým vlastnostem stal jedním z nejoblíbenějších materiálů používaných k izolaci elektrických kabelů.

  • PVC-P (měkčený PVC granulát): Vyznačuje se vyšším podílem změkčovadel použitých při jeho výrobě, což se projevuje na snadnějším tvarování a následném zpracování. Díky svým vlastnostem, jako je pružnost a pevnost v ohybu, je nenahraditelným materiálem v elektrotechnické výrobě.
  • PVC-U (tvrzený PVC granulát): Vyznačuje se vysokým koeficientem tvrdosti. Díky svým velmi dobrým mechanickým vlastnostem se používá k výrobě kabelových kanálů a ochranných trubic, které zajišťují izolaci a ochranu elektrických kabelů.

Polyolefiny

Jedná se o skupinu materiálů, které obsahují uhlík a vodík.

Čtěte také: Vlastnosti dřevovláknité izolace – požární odolnost

  • PE (polyethylen): Získává se polymerací ethylenu. Tento materiál má ve srovnání s PVC nízkou požární odolnost. Polyethylenová izolace je tuhá, tvrdá a neohebná. Vlastnosti polyethylenové izolace lze měnit přidáním různých příměsí během jejich výroby, např. UV stabilizátorů nebo antioxidantů. Díky svým elektrickým vlastnostem se používá při výrobě koaxiálních kabelů a nízkokapacitních kabelů.
  • PP (polypropylen): Vyrábí se polymerací propenu. Materiál se svými vlastnostmi podobá polyethylenu. Má širší teplotní rozsah než polyethylen. Používá se v případech, kdy je vyžadována vyšší dielektrická pevnost nebo vyšší provozní teploty.
  • XLPE (zesítěný polyethylen): Tento materiál je pokročilou formou polyethylenu po jeho předchozím zpracování. Kabely s takovou izolací mají vyšší mechanickou pevnost a teplotní odolnost než kabely z běžného polyethylenu. Kromě toho je tento materiál odolnější vůči chemikáliím a rozpouštědlům.

PUR (polyuretan)

Materiál vzniká polymerací izokyanátů s polyoly. Vyznačuje se vynikající odolností vůči chemikáliím, vodě a oděru. Izolace z polyuretanu je oblíbenou volbou pro vojenské účely a práce při nízkých teplotách. Ačkoli je velmi odolný, jeho slabé elektrické vlastnosti znamenají, že se častěji používá pro vnější izolaci než pro vnitřní izolaci.

PTFE (polytetrafluorethylen - teflon)

Jedná se o fluorouhlíkový polymerní materiál, který se používá především ve vodičích s malým průřezem, kde je důležitý vysoký teplotní rozsah, kterým se vyznačuje. Materiál je termoplastický, což znamená, že je velmi pružný. Další výhodou je odolnost vůči vodě, oleji, teplu a široké škále chemikálií.

PFA (perfluoroalkoxy)

Typ fluoropolymeru s velmi vysokou chemickou a teplotní odolností. PFA je údajně srovnatelný s PTFE, ale má lepší tvarovatelnost, takže je vhodnější pro řešení, kde je vyžadována schopnost tváření za tepla.

TPE (termoplastické elastomery)

Termoplastické elastomery jsou směsí tvrdých termoplastických materiálů s měkkým kaučukem. V podstatě se jedná o kombinaci pryže a plastu. Používají se hlavně pro ohebné vodiče, takže vydrží vysoké mechanické zatížení.

Silikon

Silikon neboli syntetické organokřemičité polymery je oblíbený izolační materiál. Má vysokou odolnost vůči teplotě a elektrickým průrazům. Silikon má relativně nízkou odolnost vůči mechanickému poškození. Jeho použití se nedoporučuje v případech častého tření součástí o izolaci kabelu. Kabely se silikonovou izolací se používají tam, kde se teplotní podmínky pohybují v rozmezí jejich teplotní odolnosti, tedy od -60 °C do +180 °C.

Čtěte také: Kročejová izolace a její použití

MPPE (modifikovaný termoplastický polyfenylether)

Jedná se o termoplastický materiál používaný v automobilovém průmyslu. Je lehčí než PVC, což se promítá do nižší spotřeby paliva díky nižší hmotnosti vozidla. Neobsahuje halogeny, je nehořlavý a má vysoké dielektrické vlastnosti.

LSZH (nehořlavý bezhalogenový polyethylen)

Kabely LSZH jsou navrženy tak, aby při požáru minimalizovaly emise kouře a toxických plynů, a tím byly pro lidi bezpečnější. Proto se používají na místech, jako jsou letiště, školy a nemocnice.

Aplikační oblasti vysokoteplotní izolace vodičů

Vysokoteplotní izolace vodičů je klíčová v mnoha průmyslových odvětvích a aplikacích, kde běžné izolační materiály selhávají kvůli zvýšenému tepelnému namáhání. Zde jsou shrnuty hlavní oblasti použití:

Prostředí se zvýšeným teplotním namáháním

  • Na rozvod ve strojích a zařízeních se zvýšeným teplotním namáháním.
  • Na rozvod v pohyblivých zařízeních.
  • Na rozvod v rozvodnicích, rozvaděčích a skříňových rozvodnách v prostředích se zvýšeným teplotním namáháním.

Pevné a pohyblivé přívody

  • Na pevný silový rozvod v prostředích se zvýšeným teplotním, případně chemickým namáháním.
  • Kabely jsou určeny na pohyblivé přívody ke spotřebičům a zařízením v prostředích s teplotním namáháním, pro kabelová vedení v prostorách s větším teplotním namáháním.
  • Kabel je určen zpravidla pro vzájemné pohyblivé propojení prvků, obvodů a zařízení pracujících ve ztížených podmínkách provozu. Kabel lze s úspěchem použít pro aplikace, při kterých je požadována zvýšená ohebnost a teplotní odolnost při malých vnějších rozměrech propojovacího vedení.

Vysokonapěťová zařízení a topné obvody

  • Na rozvod elektrické energie ve vysokonapěťových zařízeních, při současném působení vyšších provozních teplot nebo ztížených podmínek. Izolace je odolná proti ozonu, koroně, UV záření, plísním a zředěným kyselinám a alkáliím.
  • K propojení vysokonapěťových obvodů.
  • Vodič je určen k propojení topných obvodů elektrických a motorových vlaků.
  • Vodič je určen zpravidla na vývody kabelových topných okruhů pro velkoplošné vytápění. Svou konstrukcí je přizpůsoben k přímému ukládání do betonu, mazaniny a pod omítku.

Speciální aplikace

  • Na vnitřní rozvod v zařízeních pro světelné trubice.
  • Na vnitřní i vnější spoje elektrických přístrojů a zařízení ve ztížených provozních podmínkách (teplotních, chemických apod.), bez působení tření, rázů, vrypů. Je odolný UV záření, plísním a proti většině chemikálií.
  • Instalace na povrchu nebo v instalačních trubkách nebo podobným uzavřeným systémem. Pro pevné uložení uvnitř zařízení a pro světelné příslušenství. Vhodné pro pevné chráněné instalace, pro osvětlení a ovládací zařízení a pro signalizační nebo kontrolní obvody.
  • Chráněné instalace v přístrojích nebo svítidlech.
  • Pevná instalace v trubkách nebo obdobných uzavřených systémech. Vhodné pro pevné uložení světelných nebo ovládacích obvodů.

Vlastnosti izolace a omezení

  • Chlorované uhlovodíky způsobují nabobtnání a snížení mechanických a elektrických vlastností.
  • Při použití pohyblivého propojení je nutno vyloučit působení mechanických vlivů na plášť kabelu (zvýšené nebezpečí mechanického poškození).
  • Ztráty při přenosu signálu kabelem s fluoroplastem FEP jsou velmi nízké díky vynikajícímu dielektriku (nízké kapacitní ztráty FEP izolace) a vysoké vodivosti jádra (postříbřená měď). Použití kabelu k přenosu silové elektrické energie výrobce nedoporučuje.
  • Dvojitá izolace poskytuje vodiči zvýšenou izolační ochranu třídy II. dle ČSN 33 2000-4-41.
  • Při rekonstrukci nemovitosti nebo pracích v blízkosti elektrického vedení, pokud se osoby přiblíží jakoukoliv částí svého těla či použitými pracovními prostředky k zakrytým živým částem vedení nízkého napětí na vzdálenost bližší než 30 cm, je nutné, aby žadatel zajistil pracovníka s příslušnou elektrotechnickou kvalifikací dle vyhlášky č. 50/1978 Sb.

Doplňkové materiály a nástroje pro práci s izolací

Kromě samotných izolačních materiálů existují i další produkty a nástroje, které usnadňují práci s vodiči a zajišťují jejich dlouhodobou ochranu.

Tekutá izolace a teplovodivé pasty

  • Bílá tekutá páska: Slouží k izolaci a mechanickému zpevnění spojů, vodičů, konektorů a svorek v místech, kde je potřeba elektricky a vodotěsně zaizolovat spoj či mechanicky zpevnit, nebo opravit kabeláž, svorky a konektory. Má výbornou odolnost vůči vlhku a výkyvům teplot. Je vhodná pro opravu USB a datových kabelů, vodičů v rozvodech el. energie (např. při 230V uvnitř přístroje nebo v krytých rozvaděčích nebo uvnitř šasi, ale ne na přívodní či prodlužovací šňůře). Před nanesením musí být vodiče a spoje odmaštěné a suché.
  • Teplovodivá pasta na chladiče: S vysokou tepelnou vodivostí zajišťuje teplovodivé spojení elektronických součástek a zařízení s chladičem. Pasta je ve formě bílé vazelíny a obsahuje velké množství tepelně vodivých oxidů kovů - především zinku. Teplovodivá pasta STARS-700 zlepšuje přenos tepla mezi tepelným zdrojem a chladičem, čímž zvyšuje efektivitu chlazení a prodlužuje životnost chlazených komponent.

Čisticí a ochranné prostředky

  • Mrazící sprej Freeze 65: Používá se pro okamžité zchlazení obvodů až na -65°C. Díky ochlazení lze snadno identifikovat zdroj nadměrného tepla, které je obvykle způsobeno vadnou součástkou. Vhodný také na ochlazení součástek, které jsou citlivé na vysokou teplotu před jejich pájením. Dále lze Freeze 65 využít při kontrole a nastavování termospínačů, termistorů, tepelných měřících sond a senzorů teploty.
  • Stlačený vzduch (i nehořlavý): Je ideální čisticí prostředek na elektroniku, určen především pro vyfoukávání prachu a nečistot ze špatně přístupných míst jako jsou například ventilátory, chladiče, základní desky a jiné PCB, optické mechaniky, tiskárny, faxy, notebooky, fotoaparáty a kamery, objektivy a klávesnice.
  • Kontakt S61: Antikorozní a čisticí sprej na kontakty a spoje. Čistí zoxidované a jinak zašlé kontakty a spoje a vrací jim jejich vodivost. Zároveň poskytuje ochranu proti další oxidaci a korozi. Zanechává žádný povrchový film ani nános pryskyřice. Jde rovněž o efektivní mazivo a antikorozní nátěr pro citlivé kontakty a elektromechanické pohony.
  • Silikonový olej: Vysoké kvality s přidanými vylepšujícími aditivy, které zlepšují jeho lubrikační vlastnosti. Je stálý, má dlouhou životnost a je bez zápachu. Určen pro pracovní teploty -50°C až 200°C. Po aplikaci poskytuje ochranu proti vlhkosti a následné korozi. Vhodný jako mazivo převodů, řetězů, třecích a kluzných ploch, k lepšímu těsnění těsnících O kroužků, ideální také jako antiadhesivní prostředek pro formy (rozdělovač) a dielektrická kapalina. Má výborné separační, dielektrické a vodoodpudivé účinky.

Vysokoteplotní izolační desky

Kromě izolace vodičů existují i specializované desky pro vysokoteplotní izolaci v různých zařízeních:

Čtěte také: Informace o úpravě povrchu dřevovláknité izolace

  • Promasil 950-K: Účinná Kalciumsilikátová izolace pro krby a kachlová kamna ve formě desek, pouzder a prvků.
  • Promaclad: Expandovaný Vermikulit s anorganickými pojivy ve formě desek a pouzder. Použití: krby, bojlery, nádoby a nádrže.
  • Promatect-h: Deska ze speciálního cementu a kalciumsilikátu a čistých materiálů (neobsahuje azbest). Použití do +400 °C. Použití: průmyslové pece, stavební zařízení, vlhké a mokré prostory.
  • Promatec-l: Deska velkého formátu s vysokou pevností a dobrou izolační schopností do +500 °C.

Odstraňování izolace z vodičů

Odstraňování izolace z vodičů je proces, který vyžaduje použití profesionálních nástrojů a dodržování opatrnosti, aby byla zajištěna bezpečnost a neporušenost vodičů.

  1. Označení místa řezu: Označte si místo řezu izolace, aby nedošlo k poškození vodičů.
  2. Opatrné proříznutí izolace: Pomocí řezacího nástroje opatrně prořízněte izolaci v místě označeném jako místo řezu.
  3. Odřezávání izolace: Po proříznutí izolace použijte kleště na řezání izolace nebo jiné nástroje k opatrnému odstranění izolace z vodičů.

tags: #vysokoteplotní #izolace #vodičů

Oblíbené příspěvky: