LES
PROBLEMES COMMUNS DE LA
CONSTRUCTION
ELECTRIQUE
1.
Problème général de construction.
Ils sont complexes par un grand nombre de
facteurs qui entrent en jeu :
§
les choix :
du matériau, de la forme, du procédé de fabrication.
§
les coûts :
du matériau, de la fabrication, des investissements.
§
la valeur commerciale : présentation, tenue en fonctionnement, durée, servitudes de
maintenance, sécurité, avantages sur la concurrence, prix de vente, etc…
2. Les
contraintes électrotechnique.
a) Définition de la contrainte
On appelle "contrainte"
un fait qui impose a un certain mouvement, une certaine gêne ou restriction.
Nous ne les envisagerons,
ici que sous leurs aspects restrictifs (inconvénients apportée).
En électrotechnique, elles
sont provoquées par des actions, quelquefois secondaires, qui s'exercent sur
les différentes parties ou composants du matériel, électrique.
b) Types
de contraintes ».
·
thermiques
·
mécaniques
·
électrodynamiques
·
diélectriques
·
chimiques.
c)
Actions :
·
Echauffement,
·
Usure,
·
Efforts,
·
forces d'attraction ou de compression,
·
claquage des isolants,
·
oxydation, électroaffinité des métaux.
Néanmoins, du point de vue
technique, on en revient, presque toujours, à un problème de matériau et de
contraintes qui se résout par des solutions plus ou moins ingénieuses et
hardies, de choix du matériau, de la forme, et du procédé de fabrication, etc.
3.
CONTRAINTES MECANIQUES.
Des contraintes purement
mécaniques, apparaissent dans les pièces des matériels électriques (efforts sur
les pièces de transmission des mouvements et les pièces en rotation, efforts
supportés par les conducteurs et les supports des lignes aériennes, efforts
augmentés par les intempéries vent, neige, givre).
4.
CONTRAINTES ELECTROCHIMIQUES.
A ‑ Définition.
Deux métaux, soumis à une
solution acide, basique ou saline, constituent une pile électrique donnant
naissance à une force électromotrice.
Quand le circuit extérieur
de ce système est fermé, un courant électrique s'établit : l'un des métaux,
formant l'anode, est attaqué.
Anode = +
Cathode = -
B ‑ Principe de l'électropositivité des
métaux (appelée aussi
électroaffinité). Le sens de la F.E.M. (et du courant) dans un couple
électrolytique dépend des métaux en présence, exactement de leur électropositivité
respective.
C ‑ Effets de l’électropositivité.( Exp un
raccord bi-métal).
- la protection d'un métal par recouvrement
n'est efficace que si le dépôt métallique n'est pas poreux.
‑ l'assemblage direct de deux métaux peut
amener, en milieu humide, la corrosion de l'un d’eux, tel l'assemblage cuivre
aluminium (couple électrolytique).
Recouvrements poreux.
-
pièce en acier recouvert d'une couche de cuivre
mal répartie.
-
dépôt poreux de zinc sur une pièce en fer.
-
couche poreuse de nickel sur cuivre.
5.
CONTRAINTES ELECTRODYNAMIQUES.
A ‑ Définition.
Forces s'exerçant entre
deux éléments conducteurs parcourus par un courant électrique.
Ce sont des forces d'attraction ou de répulsion
suivant les cas.
B ‑
Cause : action d'un champ magnétique sur un courant.
Quand les deux conducteurs
sont parallèles et parcourus chacun par un courant, le champ produit par l'un agit sur le courant de
l'autre, et réciproquement
Si les deux conducteurs
sont parallèles et parcourus par des courants de même sens, il y a attraction;
s'ils sont parcourus par des courants de sens inverse, il y a répulsion.
Il y a aussi création de
forces électrodynamiques pour un conducteur formant boucle et parcouru par un
courant.
6.
CONTRAINTES DIELECTRIQUES.
A ‑ Cause.
Présence
d'un champ électrique dans un isolant solide, gazeux ou liquide,
B ‑
Effets.
a)
Fatigue (ou vieillissement) des isolants qui perdent à la longue leurs
qualités diélectriques.
b) claquage de l'isolant sous l'effet d'un champ
électrique dont la valeur atteint le gradient de potentiel disruptif du
matériau isolant.
c)
Ionisation des gaz (les atomes du gaz, perdent, ou captent, un électron).
d) décharges électrostatiques résultant de
l'électrisation d'un corps et donnant naissance à un champ électrique. Tous les
corps peuvent s'électriser, surtout par frottement ou par influence. La
décharge provoque une étincelle.
C ‑ Surtensions.
a)
0rigines : Elles sont de deux sortes
‑ origine interne :
chaque modification apportée au circuit (ouverture ou fermeture d'un disjoncteur)
peut provoquer une surtension.
(les surtensions d'origine
interne Sont surtout sensibles sur les réseaux haute tension, aériens ou
souterrains).
‑ origine externe ;
les coups de foudre, la présence de nuages chargée d'électricité provoquent des
surtensions sur les lignes aériennes. (les surtensions d'origine externe sont à
craindre, en particulier dans les régions dites zones exposées aux effets de la
foudre (sols granitiques, sols bons conducteurs, zones de séparation de
terrains de natures différentes).
b) causes d'origine externe.
‑ coup de foudre direct
: le canal principal (100 000 A) ou l'une des ramifications (10 000 A) de la foudre atteint
la ligne (conducteurs ou pylônes).
(assez rares, mais très
dangereux. Un coup de foudre direct sur un pylône peut provoquer un amorçage
en retour: décharge du pylône sur la ligne).
- coup de foudre indirect la foudre tombe à proximité de la ligne, le
champ magnétique qui l'entoure provoque des ondes de surtension dans la ligne par
induction électromagnétique
(effets moins dangereux que
par coup de foudre direct; les ondes ont un rayon d'action plus faible sur la
ligne, leur tension de crête est moins forte).
- induction électrostatique : quand un
nuage chargé d'électricité stationne au‑dessus de la ligne il induit dans celle‑ci
une charge statique de signe contraire. (si le nuage se décharge, soit avec un
nuage voisin, soit par un coup de foudre à la terre, la charge de la ligne,
libérée, donne naissance sur la ligne, à des ondes de surtension assez
faibles).
c) ondes de surtensions.
Ces surtensions se
propagent dans les lignes, de part et d'autre du point touché, sous la forme
d'une onde mobile plus ou moins dangereuse
qui se propage à la vitesse de la lumière (300 000 km/s). En bout de
ligne ouverte, l'onde est réfléchie et revient sur son chemin; à chaque
obstacle (appareillage, dérivation) une partie est réfléchie, l'autre continue
son chemin, partagée, le cas échéant, entre la ligne et la dérivation.
Dans son cheminement,
l’onde est amortie par l'impédance de la ligne. Elle subit les lois connues de
la dégradation de l'énergie électrique circulant dans les circuits.
l'onde est dangereuse par
la raideur du front qu'elle présente, raideur donnée en kv/µs. Cette raideur du
front cause des amorçages par contournement des isolateurs, par claquage de
l'isolant à l'entrée des enroulements des machines qui peuvent en être
entièrement détériorées
7.
CONTRAINTES THERMIQUES.
A ‑ Echauffement
:
Augmentation de la
température au‑dessus de la température ambiante.
B ‑ Causes
de l'échauffement.
a) pertes par effet Joule
dans les éléments conducteurs parcourus par le courant (les plus importantes).
b) pertes magnétiques dans
les éléments magnétiques soumis à des variations de flux.
c) pertes mécaniques par
frottement des éléments en mouvement.
d) pertes par courants de
Foucault dans les conducteurs placés dans un champ magnétique.
En service normale, les causes de
l'échauffement disparaissent de façon naturelle, ou par des moyens artificiels
conçus pour remédier à cet effet, le corps chaud cède jusqu'à égalisation, des
températures ( ex : système d’aéroréfrigération des transformateurs).
Echauffement en service
intermittent périodique le corps s'échauffe pendant les périodes de travail, il
se refroidit pendant les périodes de repos suivant des courbes d’échauffement
et de
refroidissement.
C‑ Conséquences de l'échauffement.
Elles sont inversement proportionnelles à la résistivité du matériau conducteur.
·
Modification des propriétés
électriques, diélectriques, mécaniques, chimiques.
·
vieillissement des matériaux magnétiques et
isolants.
·
diminution de la ténacité et de l'élasticité.
·
dilatation linéaire et volumique.
·
augmentation de la rapidité d'oxydation.
Aucun commentaire:
Write commentaires