Bibliographie & annexes
Présentation
Auteur(s)
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Robert FOURNIÉ : ex - Attaché au Chef du Service Matériel Électrique de la Direction des Études et Recherches d’Électricité de France
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Roland COELHO : Directeur de Recherche Honoraire au Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS) - Ingénieur conseil à Alcatel
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Lire l’articleINTRODUCTION
Avant d’aborder l’étude des isolants et des systèmes d’isolation, l’ingénieur doit se familiariser avec les concepts de base et connaître les théories les plus utiles ; il peut ainsi apprécier la signification exacte des propriétés électriques définissant un isolant et utiliser efficacement les théories qu’il met en œuvre. En se limitant à une présentation des notions essentielles du domaine des diélectriques, cet article traite les points suivants :
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la polarisation des diélectriques, qui, dans la pratique, s’exprime par une propriété fondamentale, à savoir la permittivité relative ;
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les pertes diélectriques, qui, sous une tension continue, se manifestent dans un matériau par la présence de courants d’absorption ; sous une tension alternative, elles sont traduites quantitativement par la tangente de l’angle de pertes (tan δ) mesurée, si cela se révèle nécessaire, dans une plage étendue de fréquence ;
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les phénomènes de relaxation dans les liquides isolants, dont la théorie de Pellat-Debye fournit la représentation la plus simple ;
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les phénomènes de polarisation interfaciale, dont les théories de Maxwell et de Maxwell-Wagner donnent une représentation approchée mais suffisante pour expliquer le comportement d’une association de matériaux de permittivités et de conductivités différentes.
Les mécanismes de courants de conduction seront traités dans un article spécifique.
le lecteur se reportera à l’article D 2 301 Diélectriques. Courants de conduction. Il pourra également consulter D 2 305 Diélectriques solides et charge d’espace et D 2 430 Conduction électrique dans les liquides.
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Réponse en fréquence et pertes diélectriques des isolants4. Courants transitoires dans les isolants
4.1 Généralités
Plaçons une plaque d’isolant solide d’épaisseur d entre deux électrodes métalliques et appliquons une différence de potentiel V0 constante à ce système constituant un condensateur.
Il apparaît d’abord un courant de déplacement qui peut être initialement intense, mais s’amortit exponentiellement avec une constante de temps en général rapide. Cette constante de temps est le produit de la capacité de l’échantillon par la résistance du circuit, incluant éventuellement celle de l’échantillon.
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Si l’on suppose que cet isolant est dépourvu de toute conductivité, un courant normal de charge i1 s’écoule dans le circuit et décroît avec le temps. Ce courant peut continuer à décroître pendant très longtemps avant de se stabiliser ou de s’annuler si la conductivité est nulle.
En régime stabilisé, le diélectrique est traversé par un courant de conduction ic, déterminé par la différence de potentiel appliquée sur les armatures du condensateur et par les dimensions et la conductivité spécifique de l’isolant.
Si nous court-circuitons les armatures, le courant de conduction devient nul :
![]()
mais il apparaît un courant de décharge i2 de signe opposé à celui de i1. Ce courant de décharge i2 doit suivre les mêmes lois que i1 pour un isolant normal (c’est-à-dire ayant des propriétés linéaires) :
![]()
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En pratique, tous les isolants solides, soumis à des champs électriques ne permettant pas l’injection de charges au niveau des électrodes, sont parcourus par des courants résiduels ou anormaux qui persistent pendant des jours, voire des mois. On les appelle respectivement courant d’absorption et courant de résorption (figure 8).
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BIBLIOGRAPHIE
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(1) - PLONUS (M.A.) - Applied electromagnetics - . 1978 McGraw-Hill.
-
(2) - ZAHN (M.) - Electromagnetic field theory - . 1979 Wiley.
-
(3) - FOURNET (G.) - Cours d’électromagnétisme - . 1980 Masson.
-
(4) - VASSALO (C.) - Électromagnétisme classique dans la matière - . 1980 Dunod.
-
(5) - DEBYE (P.) - Polar molecules - . 1947 Dover.
-
(6) - BÖTTCHER (C.J.) et BORDEWIJK (P.) - Theory of electric polarization. - Vol. 1 Dielectrics in Static Fields 1978. Vol. 2 Dielectrics in time dependent Fields 1978 2nd ed. Elsevier Publ. Co.
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(7) - COELHO (R.) et ALADENIZE...
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