Quelque chose que vous devez savoir sur les matériaux isolants

2021-06-12

1. Définition du matériau isolant

  Un matériau composé de substances avec une résistivité volumique de 109~1022Ω·cm est appelé matériau isolant en technologie électrique, et est également appelé diélectrique.

  Le matériau isolant présente une très grande résistance au courant continu. En raison de sa haute résistance, sous l'action de la tension continue, en plus d'un 

courant de fuite superficiel très faible, il est pratiquement non conducteur ; tandis que pour le courant alternatif, il existe un passage de courant capacitif, généralement considéré comme non conducteur. Plus la résistivité du matériau isolant est élevée, meilleures sont les performances d’isolation.

2. Classification des matériaux isolants

  Matériau isolant contre les gaz

  Dans des circonstances normales, les gaz secs à température et pression normales ont généralement de bonnes propriétés d'isolation, comme l'air, l'azote et l'hexafluorure de soufre. À l'heure actuelle, les transformateurs à gaz isolés à l'hexafluorure de soufre sont largement utilisés.

  Matériau d'isolation liquide

  Les matériaux isolants liquides existent généralement sous forme d'huile, également appelée huile isolante, telle que l'huile de transformateur, l'huile de commutateur, l'huile de condensateur, etc. De plus, les matériaux isolants liquides comprennent la colle isolante, etc.

  Matériau isolant solide

  Les matériaux isolants solides courants sont principalement le papier isolant, le carton isolant, le bois, le bois lamellé électrique, carton phénolique, panneau de coton phénolique, Feuille FR4, Feuille de résine époxy 3240 et ainsi de suite

Feuille FR4.webp

Emballage de batterie au lithium, panneau époxy 3240

Feuille de tissu en coton laminé phénolique 3026

3. Propriétés de base des matériaux isolants

Les performances électriques

  Les performances électriques du matériau isolant sont les performances les plus critiques du transformateur et constituent un facteur important pour déterminer le choix du matériau isolant. La performance électrique comprend principalement les aspects suivants :

1. Résistance d'isolement

  Le quotient de la tension continue appliquée entre les deux électrodes de l'isolant divisé par le courant traversant les deux électrodes est la résistance d'isolement.


  La résistance d’isolation est divisée en résistance d’isolation de surface et résistance d’isolation en volume. La résistance d'isolation de surface fait référence à la taille de la capacité à empêcher le courant de passer le long de la surface du diélectrique ; La résistance d'isolation volumique fait référence à la taille qui empêche le courant de passer à l'intérieur du diélectrique.

2. Force électrique

  Lorsque l'intensité du champ électrique dépasse la valeur admissible (valeur critique) à laquelle le fluide peut résister, le fluide perd ses performances d'isolation. Ce phénomène est appelé claquage électrique du milieu. La tension à laquelle le claquage diélectrique se produit est appelée tension de claquage, et l'intensité du champ électrique correspondante est appelée rigidité électrique du milieu.


  La résistance électrique du matériau isolant dépend du prétraitement du matériau lui-même, de la température, de l'humidité et d'autres facteurs connexes. Les performances électriques du matériau isolant utilisé dans le transformateur sont également étroitement liées à la structure et aux conditions d'utilisation du transformateur lui-même.


  Une fois qu'un matériau isolant solide subit une panne électrique, il ne peut pas être récupéré par lui-même et peut seulement être remplacé ; tandis que les matériaux isolants liquides et gazeux subissent une panne électrique, ils peuvent retrouver leurs performances d'isolation d'origine après un certain temps, ce qui constitue une panne élastique.

3. Perte diélectrique

  Dans un champ électrique alternatif, le matériau isolant absorbe l’énergie électrique et la dissipe sous forme de chaleur appelée perte diélectrique. La perte diélectrique est reflétée par la tangente de l'angle de perte diélectrique (tanδ), c'est-à-dire que plus le tanδ est grand, plus la perte diélectrique est importante, plus la température du milieu est élevée et plus le matériau vieillit rapidement.

4. Constante diélectrique

  La permittivité est une grandeur physique qui caractérise la polarisation d'un diélectrique sous un champ électrique alternatif. Pour un isolant linéaire isotrope, sa constante diélectrique est : ε = ε0 * εr

ε est la constante diélectrique du diélectrique ; ε0 est la constante diélectrique du vide ; εr est la constante diélectrique relative du diélectrique.

Résistance à la chaleur

  Une fois le transformateur mis en service, le milieu isolant qu'il contient se trouve dans un environnement à température relativement élevée. Dans le même temps, sous l’action du champ électrique, le matériau isolant lui-même génère également de la chaleur. Si le matériau isolant ne parvient pas à équilibrer la chaleur et la dissipation thermique, la température continuera à augmenter et le matériau isolant perdra rapidement ses propriétés isolantes et provoquera une panne. Ce type de dommage à l’isolation est appelé claquage thermique.


  Les indicateurs reflétant la résistance thermique des matériaux isolants comprennent la résistance thermique, la stabilité, la température de fonctionnement maximale autorisée et le degré de résistance thermique, etc. Les définitions de base sont les suivantes :

1. Résistance à la chaleur

  Indique la capacité d'un matériau isolant à ne pas modifier ses propriétés diélectriques, ses propriétés mécaniques, ses propriétés physiques et chimiques, etc. sous haute température.

2. Stabilité thermique

  Il fait référence à la capacité d'un matériau isolant à maintenir son état normal sans modifier ses propriétés diélectriques, ses propriétés mécaniques, ses propriétés physiques et chimiques et d'autres propriétés dans des conditions de changements de température répétés.

3. Température de travail maximale autorisée

  Il fait référence à la température à laquelle le matériau isolant peut conserver les propriétés diélectriques, mécaniques et physiques et chimiques nécessaires pendant une longue période (15 à 20 ans) sans détérioration significative.

4. Degré de résistance à la chaleur

  Indique la température de fonctionnement maximale admissible du matériau isolant. Les degrés de résistance thermique des matériaux isolants sont principalement 90°C, 105°C, 120°C, 130°C, 155°C, 180°C, 200°C, 220°C, etc.

Propriétés mécaniques

  En plus de l'isolation, les pièces isolantes utilisées sur le transformateur doivent résister à diverses forces telles que la pression et la tension pendant le fonctionnement. Cela nécessite que le matériau isolant ait de bonnes propriétés mécaniques à la température de fonctionnement admissible.


  Les indicateurs reflétant les propriétés mécaniques des matériaux isolants comprennent la résistance et la dureté, etc., et leurs définitions sont les suivantes :

Dureté

  Indique la capacité de la surface du matériau à ne pas se déformer après avoir été comprimée.

2. Force

  Indique la capacité du matériau à ne pas se déformer après avoir été soumis à des contraintes (tension, compression, flexion, impact et vibration).


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