L’isolation électrique ne peut se faire sans certains matériaux. Les isolants électriques limitent ou empêchent la conductivité du courant électrique. Plusieurs isolants électriques inondent le marché. Certains sont appréciés mieux que d’autres, grâce à l’usage auquel ils sont destinés et pour leurs coûts plus abordables. D’autres sont spécifiques à des usages donnés. Quoi qu’il en soit, les isolants fonctionnent sur un principe global de protection des installations électriques. Ce faisant, la sécurité des personnes est aussi garantie.
Isolant électrique : qu’est ce que c’est ?
Un isolant électrique est un matériau, une substance ou un dispositif qui présente des propriétés d’isolation de l’énergie électrique. Il peut s’agir de tout type de matériau dès qu’il ne conduit pas, d’une borne à une autre, les électrons chargés d’électricité.
Un isolant ne possède pas les caractéristiques d’unconducteur d’électricité. Il s’oppose à ce dernier par sa conductivité qui est plutôt nulle. On dit que les isolants ont la capacité de résister au passage de l’énergie électrique ou qu’ils emprisonnent la circulation de l’électricité dans un champ bien défini.
Utiles dans les installations domestiques, commerciales et industrielles, les isolants électriques fonctionnent sur le principe de résistance à l’électricité. Un isolant électrique peut se montrer bien résistant dans une condition donnée, mais dès que les conditions changent, sa résistance peut être réduite ou altérée. Des fois, cette résistance disparaît et l’isolant initial devient un conducteur de charge électrique.
Comment fonctionne un isolant électrique ?
Comprendre le fonctionnement d’un isolant électrique passe par la connaissance du courant ou l’énergie électrique. Comment l’électricité est-elle transportée ? Les notions de conductivité électrique et de résistivité sont aussi à éclaircir.
Comprendre la notion d’électricité et le transport du courant électrique
Pour mieux appréhender le fonctionnement d’un isolant électrique, il faut savoir comment l’électricité est générée avant de circuler d’un point à un autre.L’électricité est générée par un phénomène physique. Il s’agit du déplacement des électrons en créant un champ électrique.
Quand les électrons se déplacent dans un même sens, on parle de courant continu. Dans le cas contraire, ces mêmes électrons bougent dans tous les sens. Le courant électrique est alors qualifié de courant alternatif.
Dans l’un ou l’autre des cas, la circulation du courant électrique se base sur un matériau reconnu comme conducteur d’électricité. C’est à ce niveau que l’on trouve toute l’importance des isolants électriques. Ils jouent un rôle déterminant. Sans cela, l’utilisation quotidienne de l’électricité serait limitée. Elle représenterait un danger imminent et serait mortelle, quel que soit son usage.
Mode de fonctionnement des isolants électriques
Les isolants électriques servent à protéger les matériaux ou dispositifs qui conduisent l’électricité en créant une barrière entre ces derniers et leur environnement. Leur fonction basique vise la sécurisation des installations et la protection des personnes contre les risques d’électrocution. Protégées par des matériaux isolants, les lignes gorgées d’électricité peuvent servir à diverses utilisations dans les installations domestiques ou autres.
Étant résistants au passage des électrons, les isolants permettent à l’énergie électrique de ne pas perdre une bonne partie de son intensité entre un point A et un point B. Dans ce cas, le rôle que jouent les isolants électriques ne se limitent pas à l’isolation. Leur fonction est d’assurer l’intégrité et la qualité de l’énergie entre la source de provenance jusqu’à celle où elle est censée être redirigée, distribuée ou consommée.
Malgré le gainage des fils électriques ou l’utilisation de certains matériaux, une partie du courant est perdue durant le transport pour diverses raisons :
- Effets de chauffe subis par le matériau d’isolation ;
- L’exposition de l’isolant aux intempéries ;
- Vétusté du matériau servant à l’isolation ;
- Pertes d’énergie observée sur les lignes électriques au niveau des transformateurs…
Différents types d’isolants électriques
Une variété de matériaux possède de hautes performances d’isolation électrique. Un isolant électrique sera plus utile qu’un autre pour des questions d’usage. La sécurité des personnes et l’efficacité de l’isolant poussent également à privilégier tel ou tel autre isolant.
Les gaines qui enrobent les fils électriques chez vous sont des isolants. Ce sont les isolants électriques les plus répandus. Touchés à mains nues, vos fils électriques ne provoquent pas d’électrocution, à moins qu’ils soient sectionnés ou abîmés par endroits.
Vous est-il déjà arrivé à l’esprit que l’air fait office d’isolant électrique ? L’oxygène et l’azote contenus dans l’air lui permettent d’être un isolant. Attention toutefois, car au-delà d’un seuil de tension électrique, l’air cesse d’être un bon isolant électrique. Il devient en partie un conducteur électrique quand les conditions chimiques de l’oxygène et de l’azote qu’il contient se désagrègent.
Difficile à croire, maisl’eau pure agit comme un isolant. Elle ne conduit pas l’électricité. Ce sont des cas spécifiques et vous ne devriez, pour aucune raison, laisser un fil nu à l’air libre ou le passer dans de l’eau.
Une autre classe de matériaux présente des caractéristiques performantes d’isolation électrique dans certaines conditions. C’est le cas du bois sec. Quand il est mouillé par contre, une électrocution peut vite arriver, parce que le bois devient un conducteur d’énergie électrique en présence de l’humidité ou de l’eau.
Entre les isolants électriques naturels et ceux issus de l’industrie, les autres matériaux les plus connus pour leur résistivité électrique sont :
- Plastique et ses dérivés ;
- Papier et les sous-produits qui en sont issus ;
- Verre ;
- Plâtre ;
- Céramique ;
- Pierre ;
- Silicone…
Précisons que les isolants électriques à base de papier, de tissus et d’autres matériaux qui contiennent de l’humidité ou absorbent de l’eau, perdent de façon graduelle leur résistivité électrique. Ces matériaux deviennent des conducteurs électriques dès que les conditions se réunissent.
Utilisation des différents types d’isolants électriques et leurs avantages
Tous les secteurs d’activités utilisent l’énergie électrique et on ne peut parler d’électricité sans mentionner les isolants. En fonction de l’usage que l’on envisage en faire, les isolants électriques ne sont pas les mêmes. Le choix du matériau adéquat pour une meilleure isolation électrique suit un ensemble de tests sur la résistivité, la conduction, la résistance thermique…
À chaque usage est conseillé un type de matériau d’isolation électrique précis. Vous convenez qu’une installation domestique s’accommode sans inquiétude à une gaine en caoutchouc ou en plastique pour l’isolation des fils conducteurs d’électricité. Ce n’est pas le cas lorsqu’il s’agit d’isoler des lignes HT (haute tension) dédiées au transport de l’énergie électrique.
Le caoutchouc, le plastique et leurs dérivés
Ce sont les isolants électriques les plus courants. Essentiellement utilisés pour la protection des fils et câbles électriques, le caoutchouc et le plastique sont présents dans les installations électriques domestiques comme industrielles.
Les isolants électriques en caoutchouc et en plastique ont l’avantage d’être faciles à torsader, flexibles et malléables selon leur densité. Le souci est qu’ils ont une faible résistance thermique face aux températures élevées. Exposés aux intempéries, ils se dégradent au fil du temps plus que d’autres isolants.
Le verre, la céramique et la porcelaine
Vous avez déjà aperçu sur les pylônes de transport de lignes haute tension, ces empilements de verre en forme d’assiette.Les isolants en verre, en céramique ou en porcelaine sont appréciés pour leur double qualités en isolation électrique. Ces matériaux affichent une bonne résistivité en matière électrique. Mieux que le plastique et le caoutchouc, ils résistent aux conditions thermiques extrêmes. C’est l’un de leurs plus grands avantages. Pour cela, on les retrouve commeisolateurs électriques dans les installations supportant une haute intensité électrique.
Le bois et le papier
L’utilisation du bois et du papier comme isolants électriques couvre des domaines allant des petites unités électriques à des installations plus importantes. Le papier recouvre souvent les bobines retrouvées dans les transistors et dans des unités électriques de plus grandes tailles.
Le bois sec sert aussi dans les installations électriques, grâce à sespropriétés diélectriques.Si le papier offre des avantages non négligeables pour sa résistance à la surchauffe, il est aussi fiable pour une meilleure isolation électrique tant qu’il n’est pas exposé à l’humidité.