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Huang, Xiao Lin. Etude de l'évolution de la morphologie et des propriétés électriques du polytétrafluoroéthylène (PTFE) pour des applications aéronautiques en hautes températures (250 - 400 °C)

Huang, Xiao Lin (2014). Etude de l'évolution de la morphologie et des propriétés électriques du polytétrafluoroéthylène (PTFE) pour des applications aéronautiques en hautes températures (250 - 400 °C).

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Résumé en francais

L'utilisation des isolants électriques organiques pour les câbles électriques possède de nombreux avantages, telles que leur souplesse, leur légèreté, des bonnes propriétés diélectriques, etc. Ils sont notamment très utilisés dans le domaine aéronautique. Dans un environnement de fonctionnement réel des isolants organiques, nombreux facteurs peuvent diminuer leur performance d'isolation au cours du temps : l'oxygène, l'humidité et le sel dans l'atmosphère, l'élévation de température, l'application d'une tension de service, la vibration des machines, les phénomènes de rayonnement, etc. Avec le développement technologique et la nouvelle conception des machines de plus en plus performantes, les contraintes subies par les isolants peuvent devenir plus sévères. L'étude sur le vieillissement et la dégradation des matériaux diélectriques, dans ce contexte, devient de plus en plus importante. Les isolants organiques que nous avons étudiés sont utilisés comme isolants électriques pour la conception des câbles d'allumage des hélicoptères. Le câble d'allumage se situe dans une zone chaude proche du moteur, où les isolants fonctionnent dans un environnement sévère (haute température, champ électrique élevé, présence d'humidité et d'oxygène, etc.). Pour les nouvelles générations de moteur, la température maximale de fonctionnement est plus élevée (environ 350 °C), cette contrainte thermique peut provoquer une accélération de la fin de vie de l'isolant et de sa fiabilité. Notre étude est focalisée plus particulièrement sur l'effet de ces contraintes thermiques sur le vieillissement et la dégradation des isolants organiques utilisés. L'objectif de ces travaux de recherche est de connaître les limites d'utilisation, et d'étudier les mécanismes du vieillissement et de la dégradation des isolants électriques, en utilisant des méthodes de caractérisation physico-chimiques, thermiques et électriques. Dans notre cas d'étude, l'extrémité du câble est reliée au connecteur de la bougie, l'isolant du câble (PTFE) peut subir une température d'utilisation maximale d'environ 340 °C, cette température est supérieure à son point de fusion (327 °C). Nous avons donc quantifié le comportement du PTFE avant et après son point de fusion. Deux types d'échantillons ont été caractérisés : des échantillons sous forme de films et sous forme de câbles. Afin d'étudier le vieillissement et la dégradation des isolants (PTFE et PI) dans des conditions proches de la réalité, ces échantillons ont été vieillis sous air à des températures constantes entre 250 et 400 °C pour des durées allant de quelques heures à quelques centaines d'heures. Nous avons ainsi caractérisé la stabilité thermique et les cinétiques de dégradation des isolants en utilisant plusieurs techniques expérimentales : ATG, FTIR, DSC. L'évolution de la structure chimique, de la morphologie moléculaire, de l'état de surface, de la rigidité diélectrique, des décharges partielles entre la gaine métallique et l'isolant du câble a aussi été caractérisée.

Sous la direction du :
Directeur de thèse
Martinez-Vega, Juan
Malec, David
Ecole doctorale:Génie électrique, électronique, télécommunications (GEET)
laboratoire/Unité de recherche :Laboratoire PLAsma et Conversion d'Energie (LAPLACE), UMR 5213
Mots-clés libres :Isolant organique - Câble électrique - Aéronautique - Haute tension - Haute température - Vieillissement thermo-oxydatif - Dégradation
Sujets :Electricite, électronique, automatique
Déposé le :23 Feb 2015 13:54