Propriétés diélectriques des Matériaux Isolants (Formule & Constante)

On peut d’abord passer par la description des matériaux diélectriques. En fait, il ne conduit pas l’électricité. Ce sont des isolants à très faible conductivité électrique. Nous devons donc connaître la différence entre le matériau diélectrique et le matériau isolant. La différence est que les isolateurs bloquent le flux de courant mais que les diélectriques accumulent de l’énergie électrique. Dans les condensateurs, il sert d’isolant électrique.

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

Rigidité diélectrique ou tension de claquage

Le matériau diélectrique ne comporte que quelques électrons en état de fonctionnement normal. Lorsque la résistance électrique est augmentée au-delà d’une valeur particulière, il en résulte une panne. C’est-à-dire que les propriétés isolantes sont endommagées et qu’il devient finalement conducteur. L’intensité du champ électrique au moment de la panne est appelée tension de claquage ou rigidité diélectrique. Il peut être exprimé en contrainte électrique minimale qui entraînera une dégradation du matériau dans certaines conditions.

Il peut être réduit par le vieillissement, la température élevée et l’humidité. Il est donné comme
Résistance diélectrique ou tension de claquage =
V→Potentiel de claquage.
t→ Épaisseur du matériau diélectrique.
Permittivité relative
On l’appelle aussi capacité inductive spécifique ou constante diélectrique. Cela nous donne les informations sur la capacité du condensateur lorsque le diélectrique est utilisé. Il est noté er. 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 le caractère du matériau diélectrique utilisé . Un matériau diélectrique à constante diélectrique élevée est privilégié pour le condensateur.
Perméabilité relative ou constante diélectrique =

Nous pouvons voir que si nous remplaçons l’air par un milieu diélectrique quelconque, la capacité (condensateur) s’améliorera. La constante diélectrique et la rigidité diélectrique de certains matériaux diélectriques sont données ci-dessous.

Table no.1

Dissipation Factor, Loss Angle and Power Factor

When a dielectric material is given an AC supply, no power utilization takes place. It is perfectly achieved only by vacuum and purified gases. Ici, nous pouvons voir que le courant de charge va coiffer la tension appliquée de 90o qui est représentée sur la figure 2A. Cela implique qu’il n’y a pas de perte de puissance dans les isolateurs. Mais dans la plupart des cas, il y a une dissipation d’énergie dans les isolateurs lorsque du courant alternatif est appliqué. Cette perte est connue sous le nom de perte diélectrique. Dans les isolateurs pratiques, le courant de fuite ne conduira jamais la tension appliquée de 90o (figure 2B). L’angle formé par le courant de fuite est l’angle de phase (φ). Ce sera toujours moins de 90. Nous obtiendrons également l’angle de perte (δ) de 90-φ.

Le circuit équivalent avec capacité et résistance en collatéral (parallèle) sont représentés ci-dessous.

De là, nous obtiendrons la perte de puissance diélectrique comme

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

Ainsi, tanδ est connu comme facteur de puissance des diélectriques.

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