Bibliographie & annexes
Présentation
Auteur(s)
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Brigitte PINEL : Chef de groupe d’études au service Matériel électrique de la division Recherche et Développement d’Électricité de France
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Francis DUCHATEAU : Chef de groupe d’études au service Matériel électrique de la division Recherche et développement d’Électricité de France
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Lire l’articleINTRODUCTION
Les matériaux, au sens large, ont joué un rôle prépondérant dans les progrès faits par les matériels électriques. Leur évolution, cumulée sur près d’un siècle, bien que le plus souvent lente, a été considérable. Ils constituent, sans aucun doute, les facteurs clés du développement des matériels électrotechniques de demain. Les matériaux isolants sont parmi ceux dont le choix et l’emploi posent les problèmes les plus délicats à résoudre dans la conception, la réalisation et l’exploitation de ces matériels.
Cela est lié au fait que les isolants constituent une grande famille de par leur nature (polymères, verre, céramique, bois, papier, carton, huile, air, vide, gaz...), se présentent sous diverses formes (solides, liquides, gazeux) et ont des propriétés diverses et variées. C’est également et surtout lié au fait que la fonction d’isolation électrique est primordiale, en ce sens qu’elle est l’une des conditions fondamentales du fonctionnement des matériels de production, de transport et de distribution d’énergie électrique.
Cet article évoque dans un premier temps les contraintes auxquelles peuvent être soumis les systèmes d’isolation et l’influence de celles-ci sur le comportement des matériaux. Il présente ensuite des classes d’évolution de systèmes d’isolation avant d’aborder le domaine de la caractérisation, des essais et de la modélisation des isolants. Il n’a pas la prétention de donner des recettes ou d’avancer des solutions toutes faites mais, sans rechercher l’exhaustivité et au travers d’exemples, d’illustrer les démarches, de commenter les raisonnements et d’argumenter les choix.
Il doit fournir ainsi les pistes et les moyens pour que l’ingénieur navigue plus aisément dans la masse d’informations figurant d’une part dans les articles spécifiques aux matériels et celles relatives aux matériaux isolants d’autre part, sans oublier les articles théoriques traitant des phénomènes de base (diélectrique, de conduction, de claquage...).
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Évaluation de la tenue aux contraintes2. Conception d’un système d’isolation
2.1 Matériaux de base utilisés dans la construction électrique
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Les matériaux isolants de base utilisés dans la construction électrique sont des produits très élaborés dont la fabrication relève de techniques minutieuses qui doivent garantir la pureté et l’homogénéité indispensables aux applications électriques. On trouve aussi bien des matériaux isolants à base de solide que de liquide ou de gaz.
De nombreux polymères thermoplastiques sont utilisés comme matériaux isolants. Parmi ceux-ci, le polychlorure de vinyle (PVC) ou les polyoléfines telles que le polyéthylène (PE) et le polypropylène (PP) occupent une place prédominante, notamment dans le domaine des câbles et des condensateurs où ils sont mis en œuvre par extrusion à chaud directement sur le matériel ou sous la forme d’un produit semi-fini (film, par exemple).
La famille des élastomères est également représentée avec les silicones et les polyoléfines telles que les EPR, EPDM, EVA, EBA... Ces matériaux isolants entrent dans la constitution des gaines de câbles, des enveloppes externes d’isolateurs, de colonnes-supports, d’extrémité de câbles, de parafoudres, de traversées... Ils sont obtenus par moulage ou par extrusion et assurent soit une isolation dans le volume (cas du bloc déflecteur d’une extrémité ou d’une jonction de câble), soit une isolation externe ou superficielle entre les parties actives du matériel et l’air (cas des isolateurs).
Nota :EPR : copolymère (éthylène/propylène) (ethylene-propylene rubber)
EPDM : terpolymère d’éthylène, de propylène et d’un diène (ethylene-propylene-diene monomer)
EVA : copolymère (éthylène/acétate de vinyle) (ethylvinylacetate)
EBA : terpolymère (éthylène/butadiène/acrylonitrile).
Les systèmes d’isolation solides organiques sont obtenus par mélange d’un constituant principal, la résine de base, et d’additifs. Ces additifs peuvent avoir différentes fonctions, telles que :
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aide à la mise en œuvre (agent de lubrification...) ;
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ajustement des performances (antioxydant, stabilisant thermique...) ;
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amélioration des propriétés mécaniques ou de la tenue au feu (charges...
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Conception d’un système d’isolation
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - FOURNIE (R.) - Les isolants en électrotechnique : essais, mécanismes de dégradation et applications industrielles. - Collection de la DER d’EDF, n 73 − 388 p. Eyrolles (1990).
-
(2) - VERDU (J.) - Le vieillissement des plastiques. - Eyrolles (1995).
-
(3) - Dix années de l’électricité et de l’électronique à travers les activités de la SEE. - Rapport scientifique et technique. Société des électriciens et électroniciens SEE (1995).
-
(4) - FOURNIE (R.) - Les isolants en électrotechnique. Concepts et théories. - Collection de la DER d’EDF - n 63. Eyrolles (1986).
-
(5) - ARRIGHI (R.) - Évolution des disjoncteurs à haute et moyenne tension. - Collection de la DER d’EDF, n 44. Eyrolles (1983).
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(6) - Revue...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
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Huiles et liquides isolants
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Les verres en électrotechnique
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Papier et papier imprégné
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Matériaux isolants solides. Caractéristiques électriques
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Micas et produits micacés...
Complément bibliographique
BERGER (N.) - Liquides isolants. Présentation générale. Caractéristiques des produits. - D 2470, D 2471, Doc. D 2472 (200é). Traité Génie électrique.
ANTON (A.) - Matériaux isolants solides. Caractéristiques électriques. - Form. D 2315, Doc. D 2315 (2003). Traité Génie électrique.
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