Οι ηλεκτρικοί μονωτές, που μερικές φορές ονομάζονται και «διηλεκτρικοί», είναι υλικά που αντέχουν και απορροφούν τη ροή ενός ηλεκτρικού ρεύματος και χρησιμοποιούνται συνήθως για τη σφράγιση ή την προστασία των ηλεκτρικών καλωδίων. Τα καλώδια και άλλοι ηλεκτρικοί αγωγοί είναι συνήθως πολύ ισχυροί όσον αφορά τα φορτία που εκπέμπουν. Αν δεν είναι μονωμένα, υπάρχει κίνδυνος να υποστούν ηλεκτροπληξία οι άνθρωποι αγγίζοντας ή ακόμα και στενά συνεργαζόμενοι μαζί τους, ενώ παρουσιάζουν επίσης αυξημένο κίνδυνο πυρκαγιάς όταν κλείνονται μέσα σε κατασκευές από ξύλο ή άλλα εύφλεκτα υλικά. Ένας μονωτήρας ουσιαστικά προστατεύει και θωρακίζει τον αγωγό έτσι ώστε η ηλεκτρική ενέργεια να μπορεί να ρέει μέσω του αγωγού και όχι έξω από αυτόν. Οι μονωτές είναι συνηθισμένοι στις κατασκευές, στη βιομηχανία και στις μηχανικές εφαρμογές – βασικά οπουδήποτε υπάρχει ηλεκτρικό ρεύμα που χρειάζεται θωράκιση. Μπορούν να κατασκευαστούν από πολλά πράγματα. Το γυαλί και η πορσελάνη ήταν μερικά από τα πρώτα μοντέλα και αυτά τα υλικά εξακολουθούν να είναι δημοφιλή σε ορισμένες ρυθμίσεις. Συνηθέστερα, ωστόσο, οι σύγχρονοι αγωγοί καλύπτονται από ρητίνες σιλικόνης ή άλλα υλικά που μοιάζουν με πλαστικό, σχεδιασμένα ειδικά για ηλεκτρικούς σκοπούς.
Βασική Σύνθεση
Τα διηλεκτρικά υλικά αποτελούνται από ουσίες με ηλεκτρόνια, ή ενεργειακά σωματίδια, που συμπιέζονται μεταξύ τους με χημική διαδικασία. Είναι σχεδόν αδύνατο να περάσει η ηλεκτρική τάση μέσα από αυτά τα υλικά. Ορισμένοι μονωτές θεωρείται ότι έχουν υψηλότερα κατώφλια ηλεκτρικής τάσης από άλλους, και ως κατηγορία ονομάζονται συνήθως “μονωτές υψηλής τάσης”. Αυτού του είδους οι μονωτές είναι πραγματικά σημαντικοί για πράγματα όπως μετασχηματιστές ή μεγάλα κυκλώματα σε σταθμούς ηλεκτροπαραγωγής. Είναι πιθανώς πιο ισχυρά από ό,τι θα χρειαζόταν κάποιος για να καλύψει ένα οικιακό ηλεκτρικό σύστημα ή ένα σετ καλωδίων σε μια συσκευή, αλλά θα λειτουργούσαν στις περισσότερες περιπτώσεις. Η κύρια ιδέα εδώ είναι να επικαλυφθεί το σύρμα ή άλλο «ζωντανό» στοιχείο για να διατηρείται περιορισμένο το ρεύμα, είτε αδύναμο είτε ισχυρό.
Πρώιμα Μοντέλα
Το γυαλί χρησιμοποιήθηκε συνήθως ως ηλεκτρικός μονωτήρας στις πρώτες ημέρες του ηλεκτρισμού. Οι τεχνικοί ανακάλυψαν πολύ γρήγορα ότι τα ηλεκτροφόρα καλώδια αποτελούσαν κίνδυνο και το γυαλί ήταν μια από τις πιο εύκολα διαθέσιμες ουσίες που θα μπορούσε να περιέχει τα φορτία. Συνήθως διαμορφωνόταν σε σωλήνες ποικίλης διαμέτρου που γλιστρούσαν πάνω από καλώδια και άλλα ηλεκτρικά στοιχεία. Στη δεκαετία του 1800, αυτό το υλικό βοήθησε στην προστασία της εκτεθειμένης καλωδίωσης τηλεγράφου.
Μαζί με άλλα μη μεταλλικά υλικά όπως η πορσελάνη, η μαρμαρυγία και το κεραμικό, το γυαλί μπορεί να αντέξει τα υψηλότερα βολτ ηλεκτρικού ρεύματος. Το καουτσούκ εφευρέθηκε στα μέσα του 1800 και αρχικά χρησιμοποιήθηκε για να βοηθήσει στη σφράγιση των γυάλινων μονωτών και για να τους δώσει μια πιο σφιχτή, άνετη εφαρμογή κατά μήκος των καλωδίων. Το καουτσούκ έχει χαμηλότερο όριο τάσης από το γυαλί και την πορσελάνη λόγω της σύστασής του σε χαλαρά ηλεκτρόνια, που το καθιστά λιγότερο κατάλληλο για χρήση από μόνο του. Μαζί με γυαλί ή πορσελάνη, όμως, το αποτέλεσμα έτεινε να είναι πολύ δυνατό.
Σύγχρονες εξελίξεις
Οι ηλεκτρολόγοι σήμερα είναι συχνά σε θέση να έχουν πολύ πιο σφιχτή, πιο προσαρμοσμένη εφαρμογή με τη χρήση χιτωνίων Teflon® και διοξειδίου του πυριτίου. Αυτά τα υλικά είναι εξαιρετικά ελατά, πράγμα που σημαίνει ότι μπορούν να κατασκευαστούν για να επικαλύπτουν πραγματικά τα καλώδια και τους αγωγούς με πολύ μικρό χώρο και στις δύο πλευρές. Καθώς έχουν γίνει πιο συνηθισμένα, έχουν γίνει και λιγότερο ακριβά. Τα μανίκια κινούνται με τα καλώδια στις περισσότερες περιπτώσεις και μπορεί να είναι πολύ πολύτιμα όταν πρόκειται για την προστασία των γραμμών τροφοδοσίας και της εσωτερικής καλωδίωσης στους μετασχηματιστές και τις γεννήτριες.
Σύνθετοι μονωτές
Υπάρχουν επίσης σύνθετοι μονωτές που κατασκευάζονται από συνδυασμό πολλών διαφορετικών υλικών. Μερικές φορές αυτά χρησιμοποιούν κάτι σαν γυαλί σε ένα μέρος αλλά Teflon® σε άλλο, αλλά μπορεί επίσης να είναι κατασκευασμένα από εξ ολοκλήρου ιδιόκτητα μείγματα ή συνδυασμούς υλικών. Οι σύνθετοι μονωτές είναι κατάλληλοι για διάφορους σκοπούς ηλεκτρολογικής μηχανικής, που κυμαίνονται από αυτοκίνητα έως συσκευές. Τείνουν να μην έχουν την αντοχή που έχουν το γυαλί και η πορσελάνη για να αντέχουν την υψηλή ηλεκτρική τάση και μπορούν να φθαρούν πιο γρήγορα, αλλά είναι ιδανικά για μεγάλης κλίμακας κατασκευαστικές εφαρμογές λόγω του χαμηλού κόστους και της ευελιξίας τους.