Isolamento de interruptores: requisitos de isolamento para equipamentos domésticos e industriais

A operação segura de todos os tipos de equipamentos eletrotécnicos depende diretamente do estado real dos materiais de isolamento incorporados na construção das partes condutoras de cada produto de instalação. Se o isolamento dos interruptores for comprometido, pode ocorrer falha no fornecimento de energia, incêndio e até um acidente.

Explicaremos tudo sobre os tipos de isolamento que garantem a segurança total no uso de dispositivos de comutação. No artigo que propomos, são descritos detalhadamente os tipos naturais e sintéticos, comuns e reforçados. São apresentadas as características da marcação e dadas dicas para os compradores.

Proteção de isolamento de equipamentos elétricos

Os materiais de isolamento protegem as pessoas e animais ao redor contra choques elétricos. Há uma condição: é necessário escolher corretamente o dielétrico consumível, sua forma, espessura, parâmetros de tensão de trabalho (que podem variar, assim como a construção do dispositivo).

Além disso, as condições de operação industriais ou domésticas de um dispositivo eletrotécnico complexo podem influenciar significativamente a qualidade dos isoladores. A qualidade do isolamento, a espessura e o grau de resistência elétrica devem corresponder à influência real do ambiente e às condições padrão de operação.

Para verificar as propriedades de isolamento, uma tensão de teste é aplicada ao cabo e, em seguida, com um multímetro ou testador, são feitas leituras da resistência de isolamento do dispositivo elétrico

Informações sobre como verificar a tensão em uma tomada elétrica estão contidas no próximo artigo, que recomendamos a leitura.

A isolação elétrica pode incluir tanto uma camada de dielétrico de determinada espessura quanto uma forma estrutural (invólucro) feita de material dielétrico. O dielétrico cobre toda a superfície dos elementos condutores do equipamento ou apenas aqueles elementos condutores que estão isolados de outras partes da estrutura.

Tipos de materiais de isolamento

Os fabricantes que produzem interruptores elétricos modernos, usados em edifícios residenciais, comerciais e industriais, distinguem os seguintes tipos de isolamento eletrotécnico: de trabalho (básico), adicional, duplo, reforçado.

Isolamento de trabalho (básico)

Esta é, essencialmente, a principal proteção das instalações elétricas, que garante seu funcionamento normal e estável, sem ocorrência de curto-circuitos, protegendo os consumidores do contato direto com partes condutoras de corrente.

De acordo com as normas, toda a superfície dos fios, cabos e outros elementos por onde passa a corrente elétrica deve ser coberta com isolamento de trabalho. Por exemplo, os cabos dos aparelhos elétricos são sempre cobertos por isolamento.

Tubos de cambric de policloreto de vinila (PVC) são utilizados como uma forma barata e rápida de isolar as partes condutoras de corrente dos fios que se conectam a aparelhos elétricos.

Ela deve garantir resistência a todos os potenciais impactos externos que podem ocorrer durante a operação dos interruptores elétricos, no caso de ação simultânea de campos de força, aquecimento térmico, atrito mecânico e manifestações agressivas do ambiente.

Os fatores listados afetam negativamente as características elétricas dos materiais dielétricos (isolantes), e também podem causar uma deterioração irreversível de suas qualidades úteis, ou seja, o isolamento estará sujeito a um desgaste rápido.

Um material isolante barato e acessível a todos. É fabricado em PVC, tem diversos tamanhos tanto em comprimento quanto em largura. A gama de cores pode variar, a composição adesiva é resistente, a aderência é forte e resistente à abrasão.

Quando se trata de operação industrial de interruptores, o pessoal da empresa deve verificar periodicamente a intensidade do desgaste das estruturas de isolamento e realizar prontamente medidas preventivas para controlar suas propriedades protetoras.

A manutenção responsável de um alto nível de resistência de isolamento reduz as possíveis faltas à terra e ao invólucro, e elimina choques elétricos.

O valor da resistência caracteriza o estado atual da qualidade do isolamento entre dois elementos condutores, indicando o risco de fugas de corrente. A natureza suave e não destrutiva desse controle é útil para monitorar o desgaste e o envelhecimento das camadas de isolamento.

Em redes elétricas pequenas e com poucas ramificações, a resistência de isolamento é o principal fator de segurança. O controle do isolamento principal pode ser de aceitação, realizado imediatamente após a instalação ou reparo, ou periódico, realizado durante a operação do equipamento pelo menos uma vez por ano.

Em oficinas muito úmidas, o controle é realizado de 2 a 4 vezes por ano de forma contínua. As medições são feitas com um instrumento de medição digital para controle de isolamento – um megôhmetro.

Instrumento de medição universal. Destinado não apenas a determinar o estado real da resistência de isolação, mas também a verificar sua rigidez dielétrica. Com ele, especialistas testam as camadas de isolação de equipamentos quanto a rupturas elétricas.

O controle periódico da resistência de isolação em disjuntores instalados é realizado em áreas de produção, onde o equipamento ao longo do tempo sofre os efeitos negativos de vapores corrosivos de substâncias químicas, umidade, poeira e temperaturas elevadas. Dessa forma, a isolação dos disjuntores pode ser comprometida. Equipamentos com isolação danificada são perigosos para a vida humana.

As PUE setoriais (Regras de Instalações Elétricas) adotadas na Rússia exigem a realização de medições regulares da resistência de isolação presente em redes de alimentação elétrica a partir de 1 kV e acima.

A resistência dos materiais dielétricos na rede de instalações de iluminação no trecho entre dois fusíveis adjacentes, entre qualquer condutor e terra, bem como entre quaisquer dois condutores, deve ser não inferior a 0,5 MΩ.

Este indicador não é aplicável na prática a condutores aéreos de dispositivos elétricos externos, nem a instalações localizadas em ambientes extremamente úmidos, porque a resistência neles é instável e depende dos níveis de umidade do ar.

Deve-se notar especialmente que, se não houver normas de isolação para tais instalações, a administração das empresas deve considerar esse fator e tomar todas as medidas para a operação segura dos dispositivos e monitorar mais atentamente o estado atual dos materiais de isolação.

Se você utiliza ferramentas elétricas com isolação dupla em seu trabalho, será necessário testar sua isolação mensalmente com um megohmímetro. Se a ferramenta é fornecida pela empresa aos funcionários, a verificação da ausência de curto-circuito ao invólucro deve ser realizada com um instrumento especial – o multímetro.

De acordo com as PUE, a medição da resistência de isolação elétrica deve ser realizada com tensão de pelo menos 500 V, e o teste de isolação de cabos multipolares com tensão de 6—10 kV.

A determinação da integridade dos condutores de corrente do cabo e a verificação com megômetro de sua correspondência de fases devem ser realizadas por pelo menos duas pessoas. As regras exigem que uma delas tenha autorização de no mínimo grupo IV e a segunda, de no mínimo grupo III.

Razões para a instalação de proteção adicional

A isolação adicional é colocada em instalações elétricas com tensão de operação de até 1 kV. Esta é uma isolação independente que será montada junto com a isolação principal do equipamento para proteger os disjuntores em casos complexos e perigosos de operação contra contato indireto com elementos danificados.

Principalmente, ela cumpre a função de proteção contra choques elétricos caso ocorra dano à camada principal de isolamento. Um exemplo prático de isolamento adicional é o invólucro de plástico do interruptor, buchas isolantes, cambraia, tubos plásticos e outros tipos de dielétricos.

Para este tipo de isolamento, são utilizados materiais que diferem em suas propriedades físicas das formas padrão de dielétricos que constituem o isolamento principal dos aparelhos elétricos.

Para a impregnação do tecido isolante de vidro-laca, são utilizados vernizes à base de óleo, poliéster, poliéster-epóxi, silicone, ou com uso de fluoroplástico ou borracha. Todos eles criam perfeitamente superfícies de verniz dielétrico no tecido.

Isto é feito levando em consideração que, mesmo nas condições de operação mais desfavoráveis ou nos métodos de armazenamento de equipamentos elétricos, seria improvável que ocorressem danos ao isolamento principal, de trabalho e adicional simultaneamente.

Vantagem do isolamento duplo

Esse perigo potencial para as pessoas, como o choque elétrico no momento do contato indireto com elementos do equipamento, pode ser significativamente reduzido através da instalação de isolamento duplo.

Esses materiais de proteção resistentes são usados em dispositivos eletrotécnicos com tensão de até 1 kV. Aqui são colocados 2 graus de proteção – principal e adicional. Os fabricantes instalam isolamento duplo em diversos equipamentos eletrotécnicos: luminárias manuais, ferramentas elétricas manuais, transformadores de isolamento.

Na produção, estão em operação muitos tipos de interruptores que, de acordo com o GOST, devem ter isolamento duplo e reforçado, dependendo do caso da complexidade da tecnologia de produção.

O significado prático do isolamento duplo é que, além da camada dielétrica principal, uma segunda camada isolante é colocada nas partes condutoras de corrente dos interruptores. Ela protege a pessoa do contato com partes metálicas condutoras de corrente que podem estar sob alta tensão.

Para evitar isso, os invólucros metálicos de equipamentos elétricos de alta tecnologia são cobertos com uma camada de isolante, as alças, botões e painéis de controle são feitos com base em dielétricos.

Em aparelhos domésticos, também são isolados os botões, fios e a carcaça metálica. A desvantagem desse tipo de revestimento é a fragilidade mecânica relativamente alta: existe a possibilidade teórica de ruptura da camada isolante devido a múltiplas ações mecânicas.

Por causa disso, as partes metálicas não condutoras de corrente de dispositivos elétricos podem ficar sob tensão. Portanto, é muito importante realizar medições do estado físico do isolamento com os instrumentos apropriados, de acordo com o esquema elétrico.

Diagrama esquemático do circuito elétrico, apresentado para medição de fuga de corrente no isolamento, de acordo com a GOST IEC 60335-1-2008, considerando as necessidades da economia nacional da Federação Russa

Deve-se notar que a destruição da segunda camada de isolamento não poderá afetar o funcionamento principal dos aparelhos e, geralmente, não é detectada no momento da verificação. A isolação dupla faz sentido para os tipos de equipamentos elétricos que, em uso doméstico, não estarão sujeitos a impactos mecânicos e pressão sobre as partes condutoras de corrente.

A proteção mais confiável para as pessoas será fornecida pelo método de isolação dupla nos equipamentos cujo invólucro seja feito de material não condutor e isolante: ele serve como garantia contra choques elétricos perigosos.

O invólucro não condutor dos aparelhos protegerá contra corrente não apenas em caso de ruptura do dielétrico dentro do produto, mas também em caso de contato acidental de uma pessoa com elementos condutores de corrente. Em caso de destruição do invólucro, o arranjo construtivo das peças e elementos será perturbado e o aparelho deixará de funcionar.

Se houver proteção, ela atuará automaticamente e desconectará o produto defeituoso da rede. Em invólucros metálicos de dispositivos, a função de isolação adicional é realizada por buchas especiais.

Através delas, o cabo de rede passa para o invólucro, e as arruelas isolantes separam o motor elétrico do equipamento do invólucro. A placa de identificação do aparelho eletrotécnico com isolação dupla traz a imagem de um sinal especial: um quadrado dentro de outro quadrado.

Para que serve o isolamento reforçado?

Em condições de produção, há momentos em que é problemático aplicar a isolação dupla devido às características construtivas dos dispositivos elétricos. Por exemplo, em interruptores, porta-escovas, etc. Então, é necessário usar outro tipo de proteção – a isolação reforçada.

A isolação reforçada é aplicada em instalações elétricas com tensão nominal de até 1 kV. Ela é capaz de fornecer um grau de proteção contra choque elétrico equivalente às propriedades da isolação dupla.

De acordo com os requisitos da GOST R 12.1.009-2009 SSBT, a isolação reforçada pode ter várias camadas de dielétrico, cada uma das quais não pode ser testada separadamente para ruptura em curto-circuito, mas apenas em conjunto.

Conformidade do isolamento com os requisitos normativos quanto aos valores limites estabelecidos como resultado de testes. O procedimento de realização e os valores limites são regulamentados pela GOST IEC 60335-1-2008.

Dielétricos naturais e sintéticos

Materiais isolantes, ou seja, dielétricos, são classificados por sua origem em naturais (mica, madeira, látex) e sintéticos:

• isoladores de filme e fita à base de polímeros;
• vernizes e esmaltes eletroisolantes – soluções de substâncias formadoras de película, fabricadas à base de solventes orgânicos;
• compostos isolantes, que no estado líquido endurecem imediatamente após aplicação sobre elementos condutores. Estas substâncias não contêm solventes em sua composição, e de acordo com sua finalidade, dividem-se em composições de impregnação (tratamento de enrolamentos de aparelhos elétricos) e de enchimento, com as quais se preenchem emendas de cabos e cavidades de aparelhos e agregados elétricos com o objetivo de vedação;
• materiais isolantes em folhas e rolos, que consistem em fibras não impregnadas, tanto de origem orgânica quanto inorgânica. Podem ser papel, cartão, fibra ou tecido. São fabricados a partir de madeira, seda natural ou algodão;
• tecidos envernizados com propriedades isolantes – materiais plásticos especiais à base de tecido, impregnados com um composto eletroisolante que, após endurecimento, forma uma película isolante.

Os dielétricos sintéticos possuem características elétricas e físico-químicas importantes para o funcionamento confiável dos aparelhos, determinadas pela tecnologia específica de sua produção.

Eles são amplamente utilizados na eletrotécnica moderna e na indústria eletrônica para o lançamento no mercado dos seguintes tipos de produtos:

• revestimentos dielétricos de produtos de cabos e condutores;
• estruturas de produtos eletrotécnicos, tais como bobinas de indutância, invólucros, suportes, painéis, etc.;
• elementos de aparelhagem de instalação elétrica – caixas de distribuição, tomadas, soquetes, conectores de cabos, interruptores, etc.

Também são produzidas placas de circuito impresso radioeletrônicas, incluindo painéis utilizados para a distribuição de condutores.

Classificação dos materiais de isolamento

A isolação eletrotécnica em aparelhos domésticos é dividida nas seguintes classes:

• 0;
• 0I;
• I;
• II;
• III.

Aparelhos com classe de isolação «0» possuem uma camada isolante de trabalho, mas sem o uso de elementos para aterramento. Em sua construção não há terminal para conexão do condutor de proteção.

Aparelhos com isolação classe «0I» possuem isolação + elemento para conexão ao neutro, mas contêm um cabo para conexão à fonte de alimentação que não possui condutor neutro.

A isolação possui uma marcação especial. O aterramento é indicado por um ícone separado no local de conexão do condutor. Isso é feito para equalizar os potenciais. O condutor de cor amarelo-verde é conectado aos contatos da tomada, lustre, etc.

Aparelhos com isolação classe «I» contêm um cabo de 3 condutores e um plugue com 3 contatos. Dispositivos de instalação elétrica desta categoria estão sujeitos a instalação com conexão ao aterramento.

Aparelhos elétricos com isolação classe «II», ou seja, dupla ou reforçada, são frequentemente encontrados em uso doméstico. Essa isolação protegerá de forma confiável os consumidores contra choques elétricos, caso ocorra dano à isolação principal no aparelho.

Produtos equipados com isolamento duplo robusto são indicados em equipamentos de potência pelo símbolo B, que significa: 'isolamento dentro do isolamento'. Aparelhos que contenham esse símbolo não podem ser aterrados ou ligados ao neutro.

Todos os aparelhos elétricos modernos com isolamento classe 'III' podem operar em redes de alimentação onde a tensão nominal não exceda 42 V.

A segurança absoluta ao ativar equipamentos elétricos é fornecida por interruptores sem contato, cujas características, princípio de funcionamento e tipos são apresentados no artigo que recomendamos.

Conclusões e vídeo útil sobre o tema

O vídeo contém instruções sobre o uso de uma marca popular de megômetro:

Uma pequena revisão em vídeo dos materiais de isolamento e métodos de proteção das partes condutoras de corrente dos acessórios de instalação elétrica:

Tipos especiais de isolamento são utilizados em equipamentos de interruptores industriais, por exemplo, do tipo a ar ou a óleo. Eles não são usados em residências. Se encontrar problemas com o isolamento de interruptores no ambiente industrial, deve-se consultar especialistas que fazem a manutenção de instalações elétricas.

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