Les matériaux diélectriques solides, comme les plastiques, le caoutchouc et la céramique, sont des composants cruciaux dans l'isolation électrique. Leur résistance à la dégradation, qui est le champ électrique maximal qu'ils peuvent supporter avant d'échouer, est considérablement influencé par l'humidité et la température.
1. Humidité:
* Augmentation de la conductivité: L'humidité absorbée par le matériau diélectrique peut augmenter sa conductivité. Les molécules d'eau peuvent agir comme porteurs de charge, réduisant la résistance du matériau et abaissant sa résistance à la dégradation. Cet effet est plus prononcé dans les matériaux hygroscopiques qui absorbent facilement l'humidité.
* Formation de chemins conducteurs: L'humidité peut s'accumuler dans de petits vides et des défauts dans le diélectrique, formant des chemins conducteurs qui peuvent entraîner une rupture localisée et une défaillance prématurée.
* Dégradation chimique: L'humidité peut réagir avec certains matériaux diélectriques, entraînant une dégradation chimique et un affaiblissement des propriétés isolantes du matériau.
2. Température:
* Augmentation de la conductivité: La plupart des diélectriques présentent une conductivité accrue à des températures plus élevées. Cela est dû à l'augmentation du mouvement moléculaire, ce qui facilite le transport de charge.
* Adoucissement du matériau: Certains diélectriques deviennent plus doux et plus déformables à des températures plus élevées, ce qui les rend plus sensibles aux contraintes mécaniques et à la rupture.
* Runage thermique: Une chaleur excessive peut déclencher un processus d'emballage thermique, où le matériau diélectrique se réchauffe davantage en raison de l'augmentation du débit de courant, conduisant à une défaillance catastrophique.
Effets combinés:
L'influence combinée de l'humidité et de la température peut avoir un impact significatif sur la résistance à la dégradation. Une humidité accrue à des températures élevées peut exacerber les effets néfastes mentionnés ci-dessus, réduisant considérablement la capacité du diélectrique à résister à la contrainte électrique.
Stratégies d'atténuation:
* Sélection des matériaux: Le choix des matériaux avec une faible absorption d'humidité et une stabilité thermique élevée peut améliorer la résistance à la rupture.
* Contrôle de l'humidité: L'utilisation des barrières d'humidité, des matériaux dessicants et des environnements contrôlés peut minimiser la pénétration de l'humidité dans le diélectrique.
* Gestion de la température: La mise en œuvre de systèmes de refroidissement efficaces et le fonctionnement dans la plage de température spécifiée du matériau peut empêcher la fuite thermique et maintenir des performances optimales.
* Conditionnement des matériaux: Certains matériaux bénéficient de processus de prétraitement comme le séchage et l'imprégnation de l'aspirateur pour éliminer l'humidité et améliorer leur résistance à la dégradation.
Conclusion:
L'humidité et la température influencent considérablement la résistance à la dégradation des diélectriques solides. La compréhension de ces effets et la mise en œuvre de stratégies d'atténuation appropriées sont cruciales pour assurer des performances fiables et durables des systèmes d'isolation électrique.
