Étude De La Tenue diélectrique Du Matériau Polyéthylène utilisé dans l'isolation électrique

Abstract

Le travail présenté a été consacré à l'étude d'un matériau polymère synthétique de la famille des thermoplastiques et de nature apolaires. Il s'agit des films en polyéthylène PE. Le travail s’inscrit dans le cadre de l'évaluation de la tenue diélectrique de ce matériau utilisé dans les systèmes d’isolation sous tension alternative sinusoïdale et sous tension continue. Les isolants électriques en polymère, sont souvent semi-cristallins, cette structure complexe dicte les propriétés physiques, mécaniques et électriques des matériaux isolants où ils sont employés. D'ailleurs cette structure présente un désordre d’ordre chimique et un autre désordre d’ordre physique, joue un rôle important dans la complexité de la réponse de ces matériaux à une contrainte qui leurs est appliquée. La fiabilité est le problème majeur lors du dimensionnement de l’isolation des dispositifs électriques. Lors des essais de rupture diélectrique sur des échantillons placés dans des conditions expérimentales identiques, on n’obtient pas une valeur unique de la tension de claquage mais une distribution de valeurs. Il est donc nécessaire de faire une série de mesure sur un grand nombre d’échantillons identiques et de mener une analyse statistique sur la dispersion des valeurs de rupture. Dans le domaine de la rupture diélectrique des isolant solides, le modèle statistique de Weibull est le plus utilisé vu sa capacité à aller chercher un seuil de rupture s'il y a lieu. L'analyse statistique effectuée sur les résultats de rupture, montre qu'un tracé à deux paramètres s'avère plus correcte et la recherche d'un seuil de rupture n'est pas nécessaire. La dispersion en temps est plus importante que celle en champ et, que lorsque le paramètre de forme est important, les résultats sont moins dispersés. Nous avons montré lors de l'étude de la rupture à court terme sur notre matériau, que la rupture diélectrique est un phénomène aléatoire qui se traduit toujours par la formation de chemins préférentiels à forte conductivité. Les conditions dans lesquelles elle se développe dépendent de la configuration du champ électrique, du niveau et de la forme de tension appliquée. Les résultats montrent que la vitesse de montée de la rampe de tension a une influence considérable sur la tension de claquage. En effet, pour les faibles vitesses de la rampe, la tension da claquage croit linéairement. Pour des vitesses plus élevées, on assiste à une variation de forme exponentielle. Enfin un palier de saturation a été constaté au-delà d'une certaine vitesse de la rampe de tension appliquée.La rigidité diélectrique du matériau étudié est plus importante dans le cas où une tension continue est appliquée que celle obtenu en alternative, encore plus grande si la polarité de la tension continue est négative. En perspectives, des travaux complémentaires d'analyse des produits de dégradation du matériau étudié par des méthodes physico-chimiques, des mesures de charge d’espace ou encore des analyses par spectroscopie diélectrique sont à envisager dans le cadre de la suite à donner à ce travail.