En plus d’assurer une fonction diélectrique, un matériau isolant doit aussi avoir une tenue en température correspondant aux conditions d’utilisation de l’équipement à protéger. Cette aptitude est caractérisée par la classe thermique et doit être précisée dans le cahier des charges.

 

Tout savoir sur les matériaux haute performance pour l'isolation électrique

 

Qu’est-ce que la classe thermique d’un équipement électrotechnique selon la norme IEC 60085?

 

La classe thermique détermine la température maximale pour laquelle un isolant électrique gardera une certaine stabilité thermique par rapport au vieillissement. C’est donc en quelque sorte la température maximale d’utilisation recommandée pour une durée de vie optimale de l’isolant.

 

La classe thermique d’un isolant est définie par une lettre, selon la norme IEC 60085 :

 

Classe thermique

Température

Classe A

105 °C

Classe B

130 °C

Classe F

155 °C

Classe H

180 °C

Classe N

200 °C

Classe R

220 °C

Classe S

240 °C

Classe C

>240 °C

 

Attention : la température affichée sur la classe thermique correspond à la température réelle au niveau de l’isolation. Elle ne doit pas être confondue avec la température ambiante maximale ou avec la température d’échauffement, dans le cas d’un transformateur.

 

La certification UL des matériaux isolants


En dehors de la norme IEC 60085, il existe d’autres référentiels de classification des matériaux isolants qui peuvent être délivrés par des organismes de certification. Dans ce domaine, la certification UL est l’un des plus prestigieux labels de conformité d’un produit et une marque de sécurité mondialement reconnue, délivrée par Underwriters Laboratories®. Ainsi, un isolant électrique certifié UL se voit attribuer une « carte UL » qui est en quelque sorte le passeport de conformité de l’isolant.

 

Concernant les propriétés thermiques du matériau, la carte UL donne plusieurs indications :

  • la résistance à la flamme- UL94, testée en accord avec la norme européenne IEC 60695-11-10 ;
  • 3 types d’indices RTI (Relative Thermal Index), qui correspondent à la température de service maximum d’un matériau dans des conditions critiques.

 

Ainsi, dire d’un matériau isolant qu’il tient à 130 °C RTI signifie que sous un stress électrique ou mécanique, au bout de 60 000 heures le produit aura conservé au moins 60 % de ses caractéristiques initiales.

 

Attention : il est important de ne pas oublier que les valeurs de classe thermique ne sont pas toujours équivalentes entre l’IEC 60085 et les RTI des UL.

 

Comment choisir l’isolant adapté à mon équipement ?

 

L’isolant électrique idéal est avant tout celui qui saura répondre au cahier des charges. 

Le point sur les 4 critères clé dans le choix d’un isolant électrique.

 

1. Les propriétés diélectriques


Les matériaux isolants doivent bien entendu avoir des propriétés diélectriques permettant de protéger efficacement un équipement. Cependant, dans certains cas, il est primordial que l’isolant électrique choisi soit capable de résister à de hautes températures. On ne recherchera donc pas forcément la meilleure performance en termes diélectriques et des compromis seront à trouver, notamment au niveau de la tenue mécanique. En savoir plus sur la détérioration des propriétés diélectriques des isolants.

 

2. La température d’utilisation


Le choix de l’isolant est intimement lié aux conditions thermiques qu’il subira au cours de sa vie. En effet, un isolant peut d’une part se dégrader sous l’effet de la chaleur et d’autre part sa rigidité diélectrique varie avec la température. Il faut donc veiller à respecter la classe thermique de l’équipement lors du choix de l’isolant.

 

3. Le critère économique


L’aspect économique est un critère important à prendre en compte dans le choix d’un isolant car les différences en termes de coûts peuvent être grandes entre deux matériaux. Le coût d'un isolant haute performance peut aider à la fiabilité de l’équipement isolé et peut ainsi permettre de réaliser des gains non négligeables sur d'autres postes composant le système.

 

4. Choisir des matériaux reconnus


Il faut garder en tête que tous les matériaux ne se valent pas, même si leur composition chimique est à priori identique. Par exemple, si tous les polyimides sont plus ou moins résistants à la chaleur, la marque Kapton® reste une référence et un gage de qualité car le fabricant est engagé dans un processus de certification garantissant des performances toujours égales. Découvrir les différents types d'isolants électriques.

 

Quels sont les isolants électriques pouvant résister à la chaleur ?

 

4 types d’isolants électriques offrent des capacités de résistance à la chaleur intéressantes :

 

1. Les polyesters


Les polyesters seuls pourront accepter de fonctionner jusqu’à des températures de 160°C voir davantage selon les durées d’exposition. Les normes annoncent 130°C pour la CEI et 105°C pour les UL. Par exemple, le polyester PET a de bonnes performances jusqu’à 105 °C et le PEN s’utilise encore à 160 °C.

 

2. Le polyéthylène


Le polyéthylène est un bon isolant mais il ne peut pas être utilisé au delà de 60 °C/RTI UL en continu, ou 130°C/IEC.

 

3. Le polyimide


Le polyimide est le polymère le plus performant lorsqu’on recherche une bonne isolation électrique à haute température car il est capable de résister à plus de 400°C pendant plusieurs heures. La marque de polyimide la plus connue est le Kapton, disponible sous forme d’adhésifs ou de rouleaux de films.

 

4. Les matériaux rigides ou souples


Pour gagner en performances thermiques, il est également possible de combiner les avantages de plusieurs matériaux. Ainsi, le Nokamex Duplex est consitué d’un assemblage de deux matériaux :

  • Un film polyimide Kapton, pour la tenue en température et l’isolation ;
  • Un papier aramide Nomex pour la résistance mécanique ;

 

Le matériau obtenu est ainsi un excellent isolant, utilisable à haute température et à forte résistance mécanique.

 

La capacité d’un isolant électrique à résister à la chaleur dépend de plusieurs facteurs comme la chimie du matériau. Les polyimides ont ainsi une tenue en température allant jusqu'à 400°C en pic thermique, alors que le polyéthylène ne supporte pas la forte chaleur. Par ailleurs, les combinaisons de matériaux sont infinies.

 

Conclusion

 

Pour choisir le bon isolant électrique, il faut bien connaître la classe thermique de l’équipement à protéger. Le choix est ensuite une affaire de compromis entre les critères économique, thermique et électrique. Nos experts ont rassemblé tous leurs conseils dans un ebook sur les matériaux haute performance et l'isolation électrique !

 

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