Article de référence | Réf : K714 v3

Classification et données numériques des diélectriques liquides
Caractéristiques des diélectriques liquides

Auteur(s) : André DENAT

Date de publication : 10 nov. 2018

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RÉSUMÉ

Les diélectriques liquides sont utilisés dans de nombreuses applications en électrotechnique, en électronique de puissance, etc. pour des fonctions diverses : isolation électrique, refroidissement, extinction de l'arc, élimination des décharges partielles, etc. Les diélectriques liquides utilisés doivent posséder des propriétés électriques, physiques et chimiques spécifiques ainsi qu'une toxicité la plus faible possible. Un liquide donné ne peut présenter toutes les propriétés exigées, et souvent contradictoires ; aussi, en fonction de l'application, un compromis doit être trouvé.

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ABSTRACT

Characteristics of liquid dielectrics

Liquid dielectrics are used in numerous applications in electrotechnics, power electronics, etc. for diverse functions such as electrical insulation, cooling, elimination of partial discharges, etc. The dielectrics used must possess specific electrical, physical and chemical properties as well as the lowest possible toxicity. A given liquid cannot present all the required properties and which are often contradictory; a compromise must therefore be found according to the application.

Auteur(s)

  • André DENAT : Directeur de recherche honoraire CNRS - Laboratoire de Génie Électrique de Grenoble (G2Elab), Grenoble, France

INTRODUCTION

Les diélectriques liquides sont utilisés dans de nombreuses applications (électrotechnique, électronique de puissance, industrie des semi-conducteurs, usinage par électroérosion, etc.) en vue d’assurer un ensemble de fonctions : isolation électrique, refroidissement, extinction de l’arc, élimination des décharges partielles, lubrification, etc. Par exemple, les matériels électriques et électroniques ne peuvent fonctionner sans pertes d’énergie, ce qui se traduit par une élévation de la température de leurs parties constituantes ; il en découle la nécessité d’un refroidissement pour obtenir l’équilibre thermique (résultant de l’énergie mise en jeu et de l’évacuation des pertes), compatible avec une durée de vie normale des équipements ; les liquides le permettent, mais doivent en outre assurer l’isolation électrique des conducteurs sous tension. La fonction isolation électrique est très souvent assurée en association avec des isolants solides, ce sont des isolations imprégnées. En conséquence, les liquides doivent être compatibles avec les isolants solides (papier, carton, polymères) mais également avec les matériaux de construction (métaux, plastiques). Les liquides utilisés doivent donc posséder des propriétés électriques, physiques et chimiques spécifiques ainsi qu’une toxicité vis-à-vis des personnes et de l’environnement la plus faible possible. Il est évident qu’un liquide donné ne peut présenter toutes les propriétés exigées, et souvent contradictoires ; aussi, en fonction de l’application et donc de son cahier des charges, un compromis devra être trouvé.

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VERSIONS

Il existe d'autres versions de cet article :

DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v3-k714


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2. Classification et données numériques des diélectriques liquides

Le choix d’un système de classification des liquides isolants étant arbitraire, nous allons utiliser celui basé sur leur origine [D 4 250] [D 4 271].

  • Catégorie I : huiles végétales

    Elles sont essentiellement composées de triglycérides. Elles présentent une composition relativement simple (quelques dizaines de molécules). Elles sont produites à partir de ressources renouvelables (plantes).

  • Catégorie II : huiles minérales

    Issues du raffinage des bruts pétroliers de base paraffinique, naphténique ou mixte, ce sont également des produits « naturels » mais non renouvelables. Ces huiles sont composées de plusieurs milliers de molécules différentes. La teneur en composés aromatiques qui sont potentiellement toxiques est minimisée au cours du raffinage.

  • Catégorie III : liquides de synthèse

    Ils ont une composition et des propriétés bien définies. Ils comprennent principalement des hydrocarbures halogénés (aromatiques ou aliphatiques), des hydrocarbures aromatiques, des hydrocarbures aliphatiques, des esters et des huiles silicones.

  • Catégorie IV : gaz liquéfiés

    Ils peuvent être utilisés en cryoélectrotechnique.

    Le tableau 1 présente les différentes catégories de liquides isolants, leurs principaux types, leurs applications et leurs caractéristiques particulières.

Nota

les mélanges de liquides ne sont pas cités, les propriétés qui en résultent étant un compromis entre celles de leurs constituants ou bénéficiant de l’une des propriétés particulières d’un constituant.

L’utilisation des liquides isolants dans les matériels électriques et électroniques dépend non seulement de leurs propriétés électriques et physico-chimiques mais également de leur comportement au feu et de leur toxicité. Leur utilisation est donc réglementée, eu égard...

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BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - CLARK (F.M.) -   Insulating materials for design and engineering practice  -  (Matériaux isolants pour les bureaux d’études et pratique industrielle). John Wiley and Sons Inc. (1962).

  • (2) - VON HIPPEL (A.R.) -   Dielectrics materials and applications  -  (Les matériaux diélectriques et leurs applications). 2e édition, John Wiley and Sons Inc. (1958).

  • (3) - WILSON (A.C.M.) -   Insulating liquids : their uses, manufacture and properties  -  (Liquides isolants : leurs emplois, fabrication et propriétés). Peter Peregrinus Ltd. (IEEE) (1980).

  • (4) - FOURNIE (R.) -   Les isolants en électrotechnique – Concepts et théorie.  -  Éd. Eyrolles, coll. de la Direction des Études et Recherches EDF (1986).

  • (5) - BARTNIKAS (R.) -   Electrical insulating liquids  -  (Liquides isolants électriques). Vol. III, Éd. ASTM Philadelphie (USA) (1994).

  • ...

1 Sites Internet

Législation de l’Union Européenne : http://eur-lex.europa.eu

Commission Électrotechnique Internationale (CEI) : http://www.iec.ch

Organisation de Coopération et de Développement Économique (OCDE) :

Portail substances chimiques de l’INERIS : https://substances.ineris.fr

Conseil International des Grands Réseaux Électriques (CIGRÉ) : http://fr.cigre.org

Organisation Internationale de normalisation (ISO) : https://www.iso.org

American standards for testing and materials (ASTM) : https://www.astm.org

Association française de normalisation (AFNOR) : https://www.afnor.org

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