Ein elektrischer Isolator ist ein Bauteil aus einem Werkstoff mit sehr geringer elektrischer Leitfähigkeit, das spannungsführende Teile voneinander oder von geerdeten Strukturen trennt. Wer nach dem Begriff sucht, meint meist eines von zwei sehr unterschiedlichen Dingen: den Porzellan- oder Glasisolator am Freileitungsmast, oder das Isolierteil im Gerät, das Wicklung, Leiterbahn oder Kontakt gegeneinander absichert. GOBA fertigt nur die zweite Gruppe, als Isoliermaterialien und Isolierteile für Motoren, Transformatoren und Schaltanlagen, aus Werkstoffen mit einer Durchschlagfestigkeit zwischen rund 15 kV/mm (Polyesterfolie) und 200 kV/mm (Polyimid). Dieser Beitrag grenzt beide Gruppen klar voneinander ab und zeigt, welche Werkstoffe und Kennwerte für die gerätetechnische Variante zählen.
Warum ein Isolator keinen Strom leitet
Die Elektronen eines Isolierstoffs sind fest gebunden und können sich nicht wie in einem Leiter frei bewegen. Seine elektrische Leitfähigkeit liegt dadurch um den Faktor 100.000 bis 1.000.000 unter der von Kupfer oder Aluminium. Warum Kunststoffe diese Grenze halten und welche vier Kennwerte sie dabei trennen, erklärt der Beitrag zu elektrisch isolierenden Kunststoffen. Wie widerstandsfähig ein Werkstoff gegen eine angelegte Spannung ist, beschreibt die Durchschlagfestigkeit in Kilovolt pro Millimeter. Sie entscheidet, wie dünn ein Isolierteil bei gegebener Spannung ausfallen darf, und ist damit der wichtigste Auswahlwert für jeden gerätetechnischen Isolator.
Freileitungsisolator oder Isolierteil im Gerät: wo liegt der Unterschied?
Freileitungsisolatoren hängen oder stehen am Strommast und halten den blanken Leiterseil auf Abstand zur geerdeten Traverse, bei Windlast, Regen und Verschmutzung im Freien. Dafür braucht es mechanisch stabile, wetterfeste Werkstoffe: Porzellan, Glas oder silikonbeschichtete Verbundstäbe, ausgelegt über einen langen Kriechweg, der Feuchtigkeit und Schmutz auf der Oberfläche vom direkten Weg zwischen Leiter und Mast fernhält.
Ein Isolierteil im Gerät löst eine andere Aufgabe. Es trennt Wicklungen, Nuten oder Leiterbahnen im geschlossenen Gehäuse eines Motors, Transformators oder einer Schaltanlage, ohne Wind, Regen oder UV-Last. Hier zählen Foliendicke, Wärmebeständigkeit und Durchschlagfestigkeit pro Millimeter, nicht mechanische Wetterfestigkeit. Genau deshalb bestehen Freileitungsisolatoren aus Keramik oder Glas, während Isolierteile in Geräten aus Polyesterfolie, Polyimid, Aramidpapier oder Glimmer gefertigt werden. Wer „elektrische Isolatoren“ für ein Gerät sucht, sucht in aller Regel Letzteres.
Welche Isolierteile zählt die Elektroindustrie zu den Isolatoren?
In Motoren, Generatoren und Transformatoren übernehmen mehrere, klar benannte Bauteile die Isolatorfunktion. Jedes davon hat eine feste Position und Aufgabe im Aufbau.
| Bauteil | Funktion | Typischer Werkstoff |
|---|---|---|
| Nutisolation | Trennt die Wicklung vom geerdeten Blechpaket in der Statornut | Polyesterfolie, Aramidpapier, DMD-Laminat |
| Deckschieber | Verschließt die Nutöffnung und hält die Wicklung mechanisch zurück | Glasgewebe-Laminat, Pressspan |
| Phasentrenner | Trennt einzelne Phasenwicklungen voneinander | Aramidpapier, Polyesterfolie |
| Durchführungsisolator | Führt einen Leiter isoliert durch Gehäuse oder Deckel eines Transformators | Öl-Papier-Isolation, Epoxidharz, Porzellan bei Hochspannung |
| Steckverbinder-Isolierteil | Trennt Kontakte in Steckern und Klemmen elektrischer Geräte | Thermoplast, glasfaserverstärktes Polyamid |
Der Durchführungsisolator zeigt, dass die Grenze nicht immer scharf ist: In einer kleinen Verteilstation kommt er als reines Kunststoffbauteil aus dem Gerätebau, in einer Hochspannungsstation als Porzellankörper aus der Energietechnik. Bei GOBA fällt die gerätenahe, gerätetechnische Ausführung in den Materialbereich, nicht der Freileitungsisolator.
Welche Werkstoffe verwendet GOBA für Isolierteile?
Die Wahl des Werkstoffs richtet sich nach der geforderten Durchschlagfestigkeit, der Betriebstemperatur und der mechanischen Belastung. Vier Werkstoffgruppen decken die meisten gerätetechnischen Isolieraufgaben ab.
| Werkstoff | Durchschlagfestigkeit | Typischer Einsatz |
|---|---|---|
| Polyimid (Kapton) | rund 200 kV/mm | Hochtemperatur-Nutisolation, Hairpin-Wicklungen |
| Glimmer | 100 bis 200 kV/mm | Hochspannungswicklungen, Generatoren |
| PTFE | rund 60 kV/mm | Chemisch beständige Steckverbinder-Isolierteile |
| Polyesterfolie (Mylar) | rund 15 bis 20 kV/mm | Standard-Nutisolation, Phasentrenner |
Zum Vergleich: Luft erreicht unter Normalbedingungen nur etwa 3 kV/mm, deutlich weniger als jedes Foliensystem. Die vollständige Übersicht mit weiteren Werkstoffen steht im Artikel zur Durchschlagfestigkeit.
Wie wird ein Isolierteil für ein Gerät ausgewählt?
Drei Werte legen ein Isolierteil fest: die Isolierstoffklasse für die Dauergebrauchstemperatur, die Foliendicke für die geforderte Durchschlagfestigkeit bei gegebener Betriebsspannung, und die Fertigungstoleranz für die Passform im Bauraum. Wer nur das Material wählt, aber die Isolierstoffklasse übersieht, riskiert vorzeitige Alterung durch Übertemperatur, selbst wenn der Kennwert für die Spannungsfestigkeit ausreicht.
- Isolierstoffklasse nach IEC 60085, Klasse F (155 °C) und Klasse H (180 °C) decken den Großteil der Motoren- und Transformatorenanwendungen ab.
- Dicke im Bereich von 0,05 bis 0,5 mm für Standard-Nutisolation, abhängig von Betriebsspannung und geforderter Sicherheitsreserve.
- Zuschnitttoleranz nach DIN ISO 2768, wichtig für Formteile, die exakt in die Statornut oder das Gehäuse passen müssen.
Eine dünnere Folie spart Bauraum und Material, senkt aber die Durchschlagfestigkeit in Volt je Bauteil. Für eng bemessene Anwendungen, etwa Hairpin-Statoren in der E-Mobility, lohnt sich deshalb ein Werkstoff mit höherer Durchschlagfestigkeit pro Millimeter statt einer einfach dickeren Standardfolie.
GOBA Fazit
Wer „elektrische Isolatoren“ für den Gerätebau sucht, braucht Folien, Papiere und Laminate mit einer definierten Durchschlagfestigkeit, kein Porzellan und kein Glas. GOBA fertigt genau diese Isolierteile seit über 60 Jahren, von der Nutisolation bis zum Phasentrenner, aus Polyesterfolie, Polyimid, Aramidpapier und Glimmer. Für Standardformate und Rollenware führt der Weg über Isoliermaterialien, für Formteile nach Zeichnung über kundenspezifische Produkte.
