Cadre du probleme 1

Lois Physiques : Echauffement des systèmes.

I- Températures limites et classes d'isolation

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I.3 Échauffement et isolants

Il existe une température limite supportable quasi indéfiniment par chaque type d'isolant.

Les isolants sont répartis en classes normalisées, repérées par une lettre de l'alphabet selon la table ci-dessous pour les plus utilisées.

Deux grandeurs sont définies :

• la température limite ql,

• l'échauffement moyen de l'enroulement q moy (mesuré à partir de sa résistance) défini comme l'augmentation moyenne de la température au-dessus de l'ambiante, normalisée à 40°C. L'écart croissant, entre q moy + 40° et ql, tient compte d'éventuels points chauds des enroulements.

La tenue dans le temps et donc la durée de vie des isolants (égale à celle de la machine) dépendent de la tension électrique, des contraintes vibratoires mécaniques (tassement dans les encoches …) et de la température de fonctionnement. Un échauffement élevé vieillit rapidement les isolants qui claquent plus facilement. Le vieillissement correspond à une réaction chimique d'oxydation qui dégrade l'isolant à une vitesse liée à sa température selon la loi d'Arrhenius . La durée de vie t de l'isolant est caractérisée par un seuil de dégradation normalisé donné en fonction de la température absolue T à laquelle ce seuil apparaît, par :

où a et b sont des constantes du matériau et T sa température absolue.

Pour les matériaux usuels, dans la gamme des températures normalisées, à un suréchauffement de 10°C correspond une réduction de 50% de la durée de vie. Une durée normale se situe au voisinage de 10 000 heures pour les machines à collecteur et 20 000 à 30 000 heures pour les machines sans collecteur.

Durée de vie d'un isolant selon Arrhenius

Isolants usuels

Classe	matière	imprégnant	nom usuel
A	papier bois coton cellulose soie émaux	résines naturelles huiles	mylar
B	fibre de verre amiante mica aggloméré	résines synthétiques polyesters époxydes	nomex
F	idem	idem + résines silicone-alkyde	micadur
H	idem + élastomères de silicone	résines silicones élastomères de silicone	Kapton
C	mica verre quartz ptfe polyamides	idem haute t°	téflon