|
![]() Rigidite4.7 RIGIDITE DIELECTRIQUE ET MECANISMES DE CLAQUAGE 4.7.1 Introduction, définitions Un diélectrique cesse de présenter un comportement linéaire quand le champ appliqué dépasse une certaine valeur. La conductivité n'est plus donnée par (4.1), elle devient fortement dépendante du champ. Si ce dernier est suffisamment élevé, une conductivité très importante peut se manifester subitement, entraînant une modification souvent irréversible du diélectrique, quand ce n'est pas sa destruction complète par effet Joule.
Les mécanismes responsables des claquages permettent de classer ces derniers en deux catégories : les claquages thermiques et les claquages intrinsèques. 4.7.2 Claquage thermique Les pertes diélectriques de polarisation et de conduction provoquent un dégagement de chaleur dans les isolants. Tant que la quantité de chaleur ainsi produite est supérieure à celle que peut évacuer l'isolant, la température augmente.
Avec elle, la conductivité augmente entraînant un accroissement de la chaleur
produite par effet Joule.
4.7.3 Claquage intrinsèque Le claquage intrinsèque est défini comme un claquage dans le déclenchement duquel l'effet Joule, lié à un courant précédant la décharge proprement dite, ne joue aucun rôle.
4.7.4 Dégradation progressive de la rigidité diélectrique De nombreux phénomènes sont susceptibles d'altérer un diélectrique au cours du temps (vieillissement), provoquant en particulier une diminution de la rigidité diélectrique. Ils sont responsables de la majorité des claquages intervenant des mois, voire des années après la mise sous tension. 4.8 COMPORTEMENT DIÉLECTRIQUE DES GAZ 4.8.1 Introduction On emploie fréquemment un gaz comme diélectrique, dans le domaine de la haute tension en particulier. Les lignes aériennes et les disjoncteurs en sont les exemples les plus représentatifs. La technique de l'isolation gazeuse fait l'objet de développements importants, liés à l'élévation des tensions et courants utilisés dans les grands réseaux de distribution. Pour ce type d'application, l'isolant gazeux présente deux avantages principaux.
Si la conduction dans le gaz n'est généralement pas souhaitée en haute tension, elle est par contre exploitée dans d'autres secteurs tels que l'éclairage par tubes fluorescents, la
détection d'incendies ou des particules radioactives par sondes à ionisation, certains lasers, divers composants électroniques etc... 4.8.2 Propriétés électriques des gaz, généralités La faible densité des gaz explique leurs propriétés électriques particulières, énumérées ci-dessous.
Un gaz parfait soumis à un champ faible serait aussi un isolant parfait. Mais le rayonnement cosmique et la radioactivité naturelle provoquent un certain taux d'ionisation. Tout gaz présente donc une certaine conductivité qui se modifie au cours de plusieurs stades
d'évolution lorsque le champ électrique augmente. Considérons le cas de l'hélium,
représentatif de la plupart des gaz (fig. 4.36). 4.8.3 Mécanisme d'avalanche Les électrons libres, accélérés dans un gaz par un champ électrique, sont susceptibles de produire trois types de réactions par leur impact sur les molécules de ce gaz. En désignant l'électron par e~, la molécule du gaz par Z, l'astérisque indiquant un état excité (instable), ces réactions s'écrivent :
La première réaction est la capture de l'électron, avec la formation d'un ion négatif. Elle est typique des gaz composés d'halogènes, tel que l'hexafluorure de soufre SF6 ( 4.10.4). La seconde est une ionisation avec production d'un électron secondaire. La troisième est une dissociation de la molécule du gaz en deux molécules ionisées Z1- et Z2+, sans production d'électrons secondaires.
Le nombre d'électrons créés dans la tranche dx vaut :
|