Qu’est-ce qu’un isolateur en résine époxy ?

Un isolateur époxy est un isolateur électrique coulé à partir d’une résine époxy et d’un durcisseur. Ce qui distingue cette famille n’est pas seulement le matériau : c’est que la pièce est coulée et non cuite, extrudée ou usinée, ce qui libère la géométrie et permet d’enrober le métal dans l’isolation. Cette page explique ce qu’ils sont, quelles sont les deux familles de résine et quand utiliser chacune, quelle tension l’époxy supporte, les formes qu’ils prennent, comment ils sont fabriqués et essayés, et ce qu’il faut nous envoyer pour recevoir une offre.

1. Ce qu’est réellement un isolateur époxy

Un isolateur électrique est un matériau qui ne laisse pas circuler librement les charges électriques internes, ce qui empêche la conduction d’un courant électrique sous l’influence d’un champ électrique. On les fabrique à partir de matériaux très différents — verre, porcelaine, fibre de verre, silicones et résines époxy, entre autres.

La capacité d’isoler de chacun d’eux dépend de trois choses ensemble : le matériau lui-même, la distance entre la partie sous tension et la terre, et la tension appliquée. C’est cette relation que décrivent les termes tension de claquage et rigidité diélectrique.

Les isolateurs époxy s’obtiennent en mélangeant une résine époxy avec un durcisseur et en faisant durcir le mélange dans un moule. Comme la pièce est coulée et non cuite, il en découle deux conséquences pratiques qui décident de nombreux projets :

• La géométrie est libre. Ailettes, profils de ligne de fuite, éléments de fixation et entraxes sont des détails de moule et non des opérations d’usinage. Une pièce sur mesure ne coûte pas une technologie différente.
• Le métal peut être enrobé. Inserts, électrodes et conducteurs sont coulés à l’intérieur de l’isolation, ce qui supprime les interfaces assemblées — là où l’humidité entre et où les décharges partielles commencent.

2. Les deux familles de résine, et celle qu’il vous faut

C’est la décision qui pèse le plus, et elle se règle presque toujours par une seule question : la pièce est-elle abritée ou exposée ?

Les deux familles couvrent toute la gamme de tension : le choix porte donc sur l’exposition et non sur le niveau de tension. Une pièce d’intérieur peut aller à l’extérieur si elle est surmoulée de silicone.

3. Quelle tension l’époxy supporte

L’époxy coulée est un polymère robuste, avec une rigidité diélectrique comprise entre 20 kV/mm et 40 kV/mm, selon le système de résine utilisé. C’est grâce à cette marge que ces pièces sont courantes dans l’appareillage de moyenne tension, dans les postes et les sous-stations.

Ce chiffre vous dit que la résine a de la marge : quelques millimètres de matériau sain supportent des dizaines de kilovolts. Il ne vous dit pas, en revanche, quelle tension la pièce finie supportera — cela dépend de la géométrie, de la ligne de fuite et de l’environnement, et c’est pourquoi on essaie la pièce et non seulement le matériau.

L’ennemi est la cavité, pas la tension

Une cavité remplie de gaz à l’intérieur d’une pièce coulée se trouve soumise au champ électrique et s’ionise à une tension bien inférieure à celle que le matériau plein supporterait. Cette décharge ne casse pas la pièce immédiatement : elle l’érode de l’intérieur, sur des années, jusqu’à ouvrir un chemin. C’est pourquoi la résine est dégazée sous vide, pourquoi elle gélifie sous pression à température, et pourquoi les décharges partielles sont mesurées en production et pas seulement à l’essai de type.

Ce que cela donne en pratique

Indisol fabrique des isolateurs en basse, moyenne, haute et très haute tension. Notre laboratoire essaie jusqu’à 200 kV à fréquence industrielle et jusqu’à 200 kV en décharges partielles, ce qui définit la limite pratique de ce que nous pouvons qualifier en interne.

4. Les formes qu’un isolateur époxy prend

« Isolateur époxy » est un nom de famille et non une référence d’article. Voici les formes que prend cette famille, avec les autres noms sous lesquels on les connaît — utile quand le plan que vous recevez emploie un autre terme.

Chacune de ces formes a sa page produit, avec les dimensions, les options et le chemin vers une demande : isolateurs de support, traversées, systèmes isolés au gaz, isolateur de troisième rail, isolateurs diviseurs et produits personnalisés.

Au-delà des isolateurs proprement dits, les compositions de résine époxy servent d’isolation dans les moteurs, générateurs, transformateurs, tableaux de distribution, traversées et isolateurs, protégeant les composants électriques contre les courts-circuits, l’eau et la poussière. Dans l’industrie électronique, elles sont surtout utilisées pour le surmoulage de circuits intégrés, de transistors et de circuits hybrides, et pour la fabrication de circuits imprimés.

5. Comment une pièce coulée est fabriquée

Le procédé décide si la pièce tient ses promesses, car presque tout ce qui peut mal tourner sur le plan électrique se joue à la coulée.

• Résine préparée sous vide, pour que le mélange entre dans le moule sans air entraîné — ce sont ces cavités qui deviennent plus tard des sites de décharge partielle.
• Gélification sous pression à température pour les séries moyennes et grandes. C’est ce qui maintient la fiabilité diélectrique et la précision dimensionnelle tout au long d’une production, pas seulement sur les premières pièces.
• Coulée sous vide ou à pression atmosphérique pour les besoins spécialisés et les petites séries.
• Métallisation et sablage en interne, ce qui garde les surfaces d’électrode et de ligne de fuite sous notre propre contrôle plutôt que sous celui d’un sous-traitant.
• 29 clamping machines et une ligne de mélange continue, couvrant des pièces de plus de 50 kg et d’un mètre jusqu’à de petits composants complexes.
• Outillage propre, ce qui raccourcit le chemin entre un nouveau plan et la première pièce.

La capacité totale de transformation de l’époxy est d’environ 2 000 tonnes par an. La page technologie décrit l’équipement en détail.

6. Comment ils sont essayés

Nous essayons dans notre propre laboratoire, électriquement et mécaniquement. Toutes les pièces sont essayées électriquement — pas un échantillon — et l’inspection par rayons X est utilisée là où l’intégrité interne doit être démontrée et non déduite, y compris pour les pièces destinées à un équipement SF6.

Nous sommes certifiés ISO 9001 et ISO 14001. Les agréments et rapports d’essai figurent sur la page certificats.

7. Époxy ou porcelaine ?

La porcelaine a un excellent historique et reste la bonne réponse dans certaines applications. Là où l’époxy coulée change la donne, c’est surtout sur la fragilité, le poids et la liberté de forme.

• Choc thermique. L’époxy ne se fissure pas sous choc thermique comme peut le faire la porcelaine, ce qui supprime l’un des chemins classiques d’entrée de l’humidité.
• Poids. Une pièce plus légère se manipule et s’installe plus facilement et sollicite moins la structure de montage.
• Surface. Ne propage pas le cheminement et résiste aux intempéries, avec un surmoulage silicone disponible pour les sites pollués ou côtiers.
• Comportement électrique. Décharges partielles faibles, résistance à la compression élevée et bonne résistance à l’arc.
• Mode de défaillance. Une pièce coulée ne se brise pas en éclats, ce qui compte pour l’équipement voisin et pour les personnes qui travaillent à proximité.
• Forme. La géométrie est un détail de moule, donc une pièce sur mesure est la norme et non l’exception.

8. Glossaire

Ce qu’il faut nous envoyer pour une offre

• Tension nominale et courant nominal, et les niveaux d’isolement exigés.
• Intérieur ou extérieur, et la classe de pollution du site.
• Interface mécanique : mode de fixation, dimensions de bride, entraxes et les charges que la pièce doit supporter.
• Le plan, la norme ou la pièce que vous remplacez. Un croquis avec les cotes critiques suffit pour commencer.
• Les quantités et le délai souhaité, pour dimensionner l’outillage et la série.