Propriétés diélectriques des matériaux isolants (Formule & Constante)

Nous pouvons d'abord passer par la description des matériaux diélectriques. Ils ne conduisent pas en réalité l'électricité. Ce sont des isolants ayant une très faible conductivité électrique. Il est donc nécessaire de connaître la différence entre un matériau diélectrique et un matériau isolant. La différence réside dans le fait que les isolants bloquent le flux du courant, tandis que les diélectriques accumulent l'énergie électrique. Dans les condensateurs, ils agissent comme des isolants électriques.

Ensuite, nous pouvons aborder le sujet. Les propriétés diélectriques de l'isolation incluent la tension de claquage ou la résistance diélectrique, les paramètres diélectriques tels que la permittivité, la conductivité, l'angle de perte et le facteur de puissance. Les autres propriétés incluent les paramètres électriques, thermiques, mécaniques et chimiques. Nous pouvons discuter en détail des principales propriétés ci-dessous.

Résistance diélectrique ou Tension de claquage

Le matériau diélectrique n'a que quelques électrons dans des conditions de fonctionnement normales. Lorsque la force électrique dépasse une valeur particulière, cela entraîne une rupture. C'est-à-dire que les propriétés isolantes sont endommagées et il devient finalement un conducteur. La force du champ électrique au moment de la rupture est appelée tension de claquage ou résistance diélectrique. Elle peut être exprimée en stress électrique minimum qui entraînera la rupture du matériau dans certaines conditions.

Elle peut être réduite par le vieillissement, les hautes températures et l'humidité. Elle est donnée par
Résistance diélectrique ou Tension de claquage =
V → Potentiel de claquage.
t → Épaisseur du matériau diélectrique.
Permittivité relative
C'est aussi appelé capacité inductive spécifique ou constante diélectrique. Cela nous donne des informations sur la capacité du condensateur lorsque le diélectrique est utilisé. Elle est notée εr. La capacité du condensateur est liée à la séparation des plaques ou on peut dire l'épaisseur des diélectriques, la section transversale des plaques et la nature du matériau diélectrique utilisé. Un matériau diélectrique ayant une haute constante diélectrique est favorisé pour les condensateurs.
Permittivité relative ou constante diélectrique =

On peut voir que si nous remplaçons l'air par n'importe quel milieu diélectrique, la capacité (du condensateur) sera améliorée. La constante diélectrique et la résistance diélectrique de certains matériaux diélectriques sont données ci-dessous.

Tableau n°1

Facteur de dissipation, angle de perte et facteur de puissance

Lorsqu'un matériau diélectrique est alimenté en courant alternatif, aucune consommation de puissance ne se produit. Cela n'est parfaitement atteint que par le vide et les gaz purifiés. Ici, nous pouvons voir que le courant de charge précède la tension appliquée de 90o, comme indiqué dans la figure 2A. Cela signifie qu'il n'y a pas de perte de puissance dans les isolants. Mais dans la plupart des cas, il y a une dissipation d'énergie dans les isolants lorsqu'un courant alternatif est appliqué. Cette perte est connue sous le nom de perte diélectrique. Dans les isolants pratiques, le courant de fuite ne précède jamais la tension appliquée de 90o (figure 2B). L'angle formé par le courant de fuite est l'angle de phase (φ). Il sera toujours inférieur à 90. Nous obtiendrons également l'angle de perte (δ) à partir de cela, soit 90- φ.

Le circuit équivalent avec la capacité et la résistance en parallèle sont représentés ci-dessous.

À partir de cela, nous obtenons la perte de puissance diélectrique comme suit

X → Réactance capacitive (1/2πfC)
cosφ → sinδ
Dans la plupart des cas, δ est petit. On peut donc prendre sinδ = tanδ.

Ainsi, tanδ est connu sous le nom de facteur de puissance des diélectriques.

L'importance de la connaissance des propriétés des matériaux diélectriques est dans la conception, la fabrication, le fonctionnement et le recyclage des matériaux diélectriques (isolants) et elle peut être déterminée par le calcul et la mesure.

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