Bibliographie & annexes
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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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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
- Version archivée 1 de janv. 1988 par Paul Joseph VUARCHEX
- Version archivée 2 de nov. 2008 par André DENAT
DOI (Digital Object Identifier)
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Classification et données numériques des diélectriques liquides1. Contexte
Dans le domaine de l’électrotechnique, les liquides sont employés soit comme produits de remplissage des matériels électriques (transformateurs, par exemple), soit comme imprégnant d’isolations solides (condensateurs, câbles, etc.). Dans ce dernier cas, le liquide assure principalement un rôle diélectrique.
Dans le domaine de l’électronique de puissance et de l’industrie des semi-conducteurs où le problème essentiel est l’évacuation des pertes thermiques, les liquides (hydrocarbures fluorés par exemple) sont utilisés comme réfrigérants diélectriques. Ils sont également utilisés pour le refroidissement des supercalculateurs et des centres de données (data center).
Les diélectriques liquides sont également employés dans des matériels plus particuliers : disjoncteurs, régleurs en charge, compresseurs, moteurs électriques à usages spéciaux, générateurs électrostatiques, bobines d’électroaimants, d’accélérateurs de particules, thyristors, etc. Ils peuvent être également utilisés comme liquide pour l’usinage par électroérosion (EDM).
Ils sont désignés, dans la pratique courante, sous les termes d’huile isolante ou de liquide isolant. Leur marché mondial est de plusieurs millions de tonnes par an dont 90 à 95 % est couvert par les huiles minérales, obtenues directement à partir des bruts pétroliers. L’emploi des liquides a permis d’augmenter d’un facteur important la puissance massique dans certains usages classiques (facteur 30 pour les condensateurs de puissance, par exemple) et de réaliser des applications spéciales reposant sur des caractéristiques que bien souvent, les bureaux d’études ne soupçonnent pas : pour des fonctionnements de matériels électriques par grand froid (–60 °C) ou, à très basse température, dans les cryomachines, ou bien encore pour l’emploi de supraconducteurs récents et, à l’opposé, pour des équipements qui permettent une récupération de l’enthalpie de vaporisation des pertes d’énergie, couvrant une gamme de températures possibles de 400 K.
Ces liquides sont généralement des composés organiques qui étaient, à l’origine, des produits naturels : huiles végétales (essence de térébenthine, huile de ricin, huile de colza, de palme, etc.) ou dérivés du pétrole (huile minérale isolante)....
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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).
-
...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
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) :
-
lignes directrices pour les essais de produits chimiques, sections 1 à 5 : http://www.oecd-library.org/fr/livres
-
portail des produits chimiques (echemportal) : https://www.echemportal.org
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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