Isolator (Elektrotechnik)

Ein Isolator in der Elektrotechnik ist eine Substanz, die keinen elektrischen Strom leitet und daher als Isolierung wirkt. Ein Isolator hat einen spezifischen Widerstand von typischerweise mehr als 10¹⁰ Ωm. Die Eigenschaften von Isolatoren können von der Temperatur und von der Umgebung abhängig sein. Üblicherweise ändert sich die Leitfähigkeit eines Isolators mit steigender Temperatur wenig.

Man muss Isolatoren von Halbleitern unterscheiden. Auch Halbleiter haben oft eine geringe Leitfähigkeit. Diese wird aber schnell grösser wenn der Halbleiter erwärmt wird.

Auch bei anderen Phänomenen der Leitfähigkeit, z.B. thermische Leitfähigkeit oder akustische Leitfähigkeit, spricht man von Isolatoren, wenn Stoffe eine geringe Leitfähigkeit aufweisen (Wärmeisolator, Schallisolator, Feuchtigkeitsisolator).

Beispiele für elektrische Isolatoren

Beispiele für elektrische Isolatoren sind

viele Keramiken (zu beachten ist, dass einige Keramiken bei tiefen Temperaturen zu Supraleitern werden)
viele organische Verbindungen
Gläser
trockene Salze
die meisten Nichtmetalle,
Gase (soweit sie nicht bei hohen Temperaturen als Plasma vorliegen)
Kohlenstoff in der Modifikation Diamant

Anwendungen

Isolatoren finden in der Technik vielfache Anwendung. Sie dienen insbesondere dazu

Kurzschlüsse zu vermeiden
elektrische und elektronische Bauteile voneinander zu trennen
Schalter zu bauen
zur Befestigung von Leiterseilen von Freileitungen

Bauarten

Als Isolatoren für Fernsprechfreileitungen und Niederspannungsfreileitungen werden meist knopfförmige Keramikkörper gewählt, um deren Kappe das Leiterseil mit einer speziellen Schlinge geschlungen wird. Für Mittelspannung (Bereich 1kV bis 30kV) werden meist Isolatoren aus Glas oder Keramik verwendet, die zur Erhöhung des Kriechwegs gerippt sind. Die Leiterseile werden mit besonderen Klemmen befestigt, deren Bauart je nach Anwendingszweck (Trag- oder Abspannklemme) unterschiedlich ist. Es gibt in diesem Spannungsbereich sowohl auf den Traversen der Masten stehende als auch an diesen hängende Isolatoren. Sie könnnen für erhöhte statische Anforderungen auch doppelt (nebeneinander angeordnet) sein. In diesem Fall kann ein Isolator im Fall eines Isolatorbruchs noch das Leiterseil tragen. Isolatoren für Hochspannung (30kV bis 150kV) werden nur in hängender Ausführung verwendet. Die Technik der Befestigung der Leiterseile unterscheidet sich nicht von der im Mittelspannungsbereich angewandten Technik. Isolatoren für Höchstspannungen (> 150kV) werden häufig als Ketten aus zwei oder mehreren Isolatoren für Hochspannung hergestellt (Isolatorkette). Daneben kommen auch Langstabisolatoren zum Einsatz. In Deutschland werden für 380kV-Leitungen grundsätzlich doppelte Isolatoren verwendet. Für sehr hohe statische Anforderungen können auch drei oder vier paralelle Langstabisolatoren oder Isolatorketten verwendet werden. Isolatoren für die Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragung unterscheiden sich prinzipiell nicht von den für Drehstrom verwendeten Typen. Allerdings müssen sie bei gleicher Betriebsspannung im Regelfall länger sein, als für Drehstromanwendungen, da sie leicht verschmutzen. Für Hochfrequenzanwendungen werden zur Vermeidung von Wirbelströmen meist glatte Isolatoren verwendet. Besondere Anforderungen werden an die Isolatoren von selbststrahlenden Sendemasten gestellt, denn diese müssen bei hohen Sendeleistungen Spannungen von bis zu 300kV und Lasten von bis zu 1000 Tonnen tragen können. Man verwendet hierfür zur Isolation der Pardunen Gurtbandisolatoren aus Steatit und zur Isolierung der Türme und Masten Hohl oder Massivkörper aus Steatit, auf denen exakt passend der Aufliegekörper, der den Turm oder Mast trägt befestigt ist. Der Isolator muß bis zum Einbau in einer Preßvorrichtung liegen. Der Turm oder Mast wird zum Einbau des Isolators hydraulisch gehoben und langsam auf dem Isolator gesetzt.

Optischer Isolator

Unter einem optischen Isolator versteht man eine sog. optische Diode, also ein Ventil für Licht, ein Bauteil, das Licht in eine Richtung passieren lässt und es in der anderen Richtung sperrt. Das funktioniert jedoch nur mit polarisiertem Licht: in einer Richtung wird dessen Polarisationsrichtung um 90° gedreht, in der anderen jedoch nicht. Den gedrehten Anteil kann man mit Polarisationsfiltern oder schrägen dielektrischen Spiegeln (Brewsterfenster) entfernen

==Siehe auch== Nichtleiter, elektrische Leitfähigkeit, elektrischer Widerstand, Leiter, Dielektrikum