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Matériaux utilises en électricité

Conducteurs

Classification des matériaux

L’industrie électrique utilise les matériaux de construction tels que les aciers, les fontes et alliages divers. Elle se sert pour leur propriété électrique particulière pour:

  • Conduire le courant électrique: les matériaux conducteurs.
  • Isoler les conducteurs: les matériaux isolants.
  • Transformer l’énergie électrique en énergie mécanique: les matériaux magnétiques.
  • Contrôler l’énergie électrique: les matériaux semi-conducteurs.

En ce qui concerne la construction électrique, les matériaux sont divisés en deux catégories: les conducteurs et les isolants. Les matériaux peuvent être classés en fonction de leur propriété physique, chimique et mécanique.

Propriété physique et chimique

Nous nous intéressons plus particulièrement aux propriétés électriques.

Masse volumiques (Kg/m3)

C’est la masse de l’unité de volume d’un matériau.

Point de fusion

Les matériaux à l’état solide passent à l’état liquide toujours à la même température: c’est leur point de fusion.

Dilatation

Une barre chauffée s’allonge d’autant plus qu’elle est portée à une température plus élevée. On définit un coefficient de dilatation ß pour chaque matériau.

Propriétés chimiques

Action des acides

La plupart des métaux sont attaqués par les acides alors que les matériaux plastiques sont insensibles aux agents chimiques.

Oxydation, corrosion

L’action combinée de l’oxygène de l’air, de la chaleur, de l’humidité produit une détérioration lente de la surface des métaux.

Propriétés mécaniques

  • La résistance à la rupture, à l’extension: C’est le quotient de la charge maximale par la section de départ.
  • La résistance limite élastique.
  • L’allongement.
  • La dureté (résistance à la pénétration d’un corps dans un matériau).

Propriétés électriques

Les métaux en général offrent une faible résistance au passage du courant, ce sont les matériaux bons conducteurs.
D’autres présentent une très grande résistance au passage du courant: ce sont les matériaux isolants.

Résistivité

C’est la résistance d’un conducteur de longueur égale à l’unité de longueur et de section égale à l’unité de surface.

Coefficient de température « a »

Lorsque la température d’un matériau varie, la résistivité Þ du matériau varie également Þt0(1+at)

Choix des matériaux conducteurs

Conducteurs et câbles

La caractéristique essentielle recherchée sera une très faible résistivité (agent, cuivre).

Pièce d’appareillage

La variété des appareillages électriques conduit à réaliser les pièces conductrices de forme complexe. On recherchera sur toute la facilité d’obtention des pièces, soit par moulage soit par usinage.

Fusibles

Pour réaliser les fusibles on cherchera les matériaux qui auront pour qualité:

  • Une température de fusion peu élevée avec une fusion franche.
  • Une oxydation faible ou nulle.
  • Une bonne conductivité (facilité de mise en fils) avec calibrage précis.
  • Une très bonne conductibilité électrique.

Isolants

Propriétés diélectriques

Rigidité diélectrique

C’est la valeur de la différence de potentielle que peut supporter un isolant sans subir de détérioration.

Constante diélectrique

C’est le rapport entre capacité de condensateur.

Différence de claquage des isolants

  • Claquage par perforation.
  • Amorçage superficiel.
  • Amorçage par contournement.

Les isolants ont une résistivité très élevée.

Classification des matériaux isolants

Classification en fonction de l’état physique

Les matériaux peuvent se présenter sur trois états:

  • Solide: le bois.
  • Liquide: l’huile, le vernis isolant.
  • gazeux: l’air sec.

Classification d’après l’origine

Origine minérale

Le verre et la porcelaine sont des produits isolants d’origine minérale mais ayant suivis un traitement (fusion).

Origine organique

Ces produits sont tirés des végétaux et des animaux (le bois, le coton…)

Origine synthétique

Ce sont des matériaux isolants obtenus à partir des matériaux d’origine minérale ou organique.

Classification d’après la température

La norme BFC 15-111 indique les températures maximales admissibles auxquels les isolants peuvent être utilisés.

Matière plastique

Une matière plastique est le résultat d’un mélange qui comprend:

  • Une résine de base: C’est un produit de synthèse tiré de réactions chimiques complexes.
  • Une charge qui a pour but d’améliorer les qualités mécaniques, physiques du matériau.
  • Un catalyseur destiné à faciliter certaines réactions.
  • Des produits plastifiant, stabilisant, colorant et lubrifiant qui permettent de donner des qualités particulières à la matière que l’on veut obtenir.
30 novembre 2021
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