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L’isolant électrique : isoler pour mieux consommer

En plastique, en verre ou en latex… peu importe l’isolant électrique, son rôle est le même : faire barrière au courant électrique. Indispensable à toute installation électrique, il assure de nombreuses fonctions sur n’importe quel réseau, qu’il s’étende sur des centaines de kilomètres ou qu’il arpente toute votre maison. Choisir.com vous livre en détail tout ce que vous devez savoir sur l’isolant électrique.

isolant électrique

Qu’est-ce qu’un isolant électrique ?

L’isolant électrique se définit par tout composant ou organe dont le but est d’empêcher le passage d’un courant électrique entre deux parties conductrices. Aussi appelé matériau diélectrique, il possède peu de charges libres et a donc une conductivité nulle, d’où ses caractéristiques isolantes.

Un matériau isolant se définit par deux choses :

  • sa résistance électrique. Cette valeur, que l’on évoque en ohm (Ω) permet de connaître la faculté du matériau à s’opposer au courant électrique ;
  • sa rigidité diélectrique. C’est la tension maximum que le matériau peut supporter avant de ne plus pouvoir empêcher le passage d’un courant électrique (et de créer un court-circuit). Elle se calcule en volts par mètre (V.m-1).

Pour faire simple, la matière se compose de molécules, dans laquelle on trouve des atomes. Ces atomes se constituent d’un noyau, autour duquel gravitent des électrons. On distingue plusieurs niveaux d’énergie, qu’on appelle la théorie des bandes, qui permettent de savoir dans quelle valeur d’énergie se situent les électrons d’un solide :

  • la bande de valence est une « zone » riche en électrons. C’est en quelque sorte un croisement entre les atomes ;
  • la bande de conduction est une autre bande d’énergie (vide ou remplie) dans laquelle les électrons peuvent passer ;
  • le gap est une bande intermédiaire dont la taille varie en fonction du matériau. Plus elle est faible, plus les électrons peuvent se déplacer entre la bande de valence et la bande de conduction (matériau conducteur). Plus elle est élevée, plus les électrons ont du mal à aller entre les bandes (matériau isolant).

Dans ces matériaux isolants, la conductivité est (presque) nulle, et ces électrons ne se déplacent pas entre les bandes et les atomes. Ils font donc office de barrières au courant électrique.

L’isolant électrique, un matériau invincible ?

La faculté isolante de certains matériaux peut être rompue si leur tension de claquage (ou rigidité diélectrique) est atteinte. C’est ce qui arrive lors des arcs électriques notamment (dans ce cas de figure, l’isolant est l’air). L’ionisation apporte un déséquilibre dans les niveaux d’énergie de l’air et crée ce phénomène qui rompt sa faculté isolante.

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Quelle est l’utilité d’un isolant électrique ?

L’isolant électrique a 3 rôles :

  1. protéger les installations électriques ;
  2. limiter les déperditions ;
  3. assurer la sécurité des personnes.

Protéger les installations électriques

Il faut savoir qu’un courant électrique peut se transmettre partout, aussi bien dans les airs, sous terre, encastré ou même immergé. Les lignes électriques ainsi que les câbles assurent une fonction d’acheminement de l’électricité. Et pour assurer ce transport, les installations doivent être protégées.

Sans isolants électriques, l’électricité serait en contact avec de nombreux éléments conductibles ce qui pourrait détériorer les installations électriques en créant des pertes de tension, des courts-circuits, voire des arcs électriques. Tous ces risques représentent des dangers plus ou moins graves pour les êtres humains.

Limiter les déperditions

Canaliser l’énergie pour qu’elle n’aille pas vers l’extérieur : voilà une autre utilité des isolants électriques.

Avec son rôle de barrière, les matériaux isolants compriment en quelque sorte la gaine électrique et son enveloppe. Ainsi, le transport de l’électricité est assuré, le courant ne connaît pas de changement de tension et limite les pertes d’énergie pendant le transport.

Les déperditions d’énergie, un phénomène inévitable

Il est impossible de ne pas perdre de l’électricité entre son lieu de production et celui de consommation. Selon le Réseau de transport d’électricité, ces pertes sont dues à :

  • 78 % lors de la circulation dans les lignes. L’électricité chauffe le câble et subit des pertes d’énergies (c’est l’effet Joule) ;
  • 11 % sont causées dans les postes de transformation de niveau de tension ;
  • 8 % à cause des conditions climatiques ;
  • 3 % pour l’autoconsommation des postes de transformation.

Assurer la sécurité des personnes

Maintenant que l’installation électrique est bien protégée et que le transport du courant électrique est garanti sans déperdition, il faut assurer la sécurité des personnes. Cela concerne tout le monde, aussi bien les techniciens qui interviennent sur les câbles électriques, les soudeurs qui utilisent des arcs électriques ou les particuliers dans leurs maisons.

À noter que la norme NF EN 61140 encadre la sécurité des matériels électrotechniques. Elle les segmente en 4 classes.

ClassesCaractéristiquesEmploiSymbole
0– Isolation principale.
– Pas de possibilité de relier les masses entre elles ou à la terre.
Utilisation interdite sur les lieux de travailPas de symbole
I– Isolation principale.
– Masses reliées entre elles et à la terre.
Utilisation possible sur les lieux de travail pour les machines fixes
II– Isolation renforcée (ou double isolation).
– Masses non reliées à la terre.
Utilisation possible sur les lieux de travail pour les machines non fixes
III– Alimentation en très basse tension de sécurité (TBTS) ou de protection (TBTP).
– Masses non reliées à la terre.
– Alimentation sécurisée (transformateur de sécurité).
Obligatoire sur les appareils portatifs, non fixes en milieu confiné humide ou mouilléIndication de la tension nominale (maximale)
Classification des matériels électrotechniques
Source : Institut national de recherche et de sécurité

Qu’est-ce qu’une masse ?

En électricité, une masse se définit par toute « partie conductrice d’un matériel électrique susceptible d’être touchée par une personne, qui n’est pas normalement sous tension mais peut le devenir en cas de défaut d’isolement des parties actives de ce matériel ». (source : décret n°88-1056 du 14 novembre 1988)

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Dans quelles situations sont-ils utilisés ?

Là où il y a passage d’un courant d’électricité, il y a un isolant électrique. C’est pour cela que l’on en trouve un peu partout comme :

Par exemple, dans les fils électriques, ce sont des gaines en plastique qui empêchent les fuites de courant et les pertes de tension.

Pour les lignes électriques, l’isolant principal est l’air et des isolateurs sont placés à la jonction entre le pylône et le câble. Résultat : le courant électrique circule bien, en limitant les déperditions.

Un isolant peut-il stocker un champ électrique ?

Il faut distinguer 2 choses entre un matériau diélectrique et un matériau isolant :

  • les matériaux diélectriques ont la faculté d’isoler les charges (et donc le champ) électriques. De fait, il n’y a ni perte, ni transfert d’énergie ;
  • les matériaux isolants, quant à eux, remplissent juste une fonction de « rempart » face aux flux d’électrons.

Quelle nuance entre les deux ? Un matériau isolant n’entrave pas la circulation des électrons, il se contente de les empêcher d’avancer. Un matériau diélectrique, quant à lui, peut agir sur le champ électrique pour changer ses flux.

Les matériaux diélectriques sont donc très utilisés pour stocker un champ électrique, une fonction indispensable aux condensateurs. Ces petits composés électroniques sont d’ailleurs composés de trois éléments principaux, à savoir deux électrodes séparées par un matériau diélectrique.

Voyons désormais dans le détail l’utilité d’un isolant électrique.

Quels sont les différents types d’isolants électriques ?

La liste des isolants électriques est nombreuse. Ils peuvent aussi bien être naturels, synthétiques ou solides.

Les isolants naturels

On trouve dans la nature de nombreux isolants. Toutefois, ces éléments peuvent rapidement changer et, par conséquent, perdre leur caractéristique isolante :

  • l’air contient des molécules électriquement neutres, notamment l’azote et l’oxygène, ce qui la rend en partie isolante. Par contre, une fois la tension de claquage atteinte, un phénomène d’ionisation se déclenche et engendre un arc électrique. C’est notamment ce qui arrive lors des orages ;
  • l’eau est un isolant électrique, mais à une seule condition : elle doit être pure. Dans ce cas, elle est très faible en ions et le courant électrique ne passe pas. À l’inverse, elle peut être conductrice si elle est impure ;
  • le bois sec rentre aussi dans la famille des isolants électriques naturels. Attention car le bois peut devenir un conducteur s’il devient humide ;
  • le latex naturel possède de très bonnes caractéristiques diélectriques. On le trouve par exemple dans les gants de protection.

Comment savoir si un matériau est un isolant ?

Le premier test à réaliser est un simple test de conductivité. Installez une lampe dans un circuit électrique et placez-y le matériau que vous voulez tester entre la pile et la lampe :

  • si le courant passe, il n’est pas isolant ;
  • s’il ne passe pas, son efficacité est avérée.

Pour avoir une donnée précise de la résistance électrique de votre matériau, installez un ohmmètre ou un mégohmmètre (pour de plus grandes puissances).

Les isolants synthétiques

Aujourd’hui, la majeure partie des isolants utilisés dans le milieu industriel, domestique, ou encore des réseaux électriques sont artificiels. Parmi eux, on trouve :

  • le plastique, isolant indispensable pour entourer les gaines des fils électriques ;
  • le verre, qui a été utilisé jusqu’au milieu des années 1970 pour les isolateurs en verre pour les lignes électriques ;
  • la porcelaine et l’émail, utilisés avant le verre pour fabriquer ces mêmes isolateurs ;
  • le caoutchouc, utilisé pour fabriquer des tapis isolants électriques et empêcher ainsi les professionnels, comme les soudeurs, de subir une électrocution sur leurs postes ;
  • le papier qui, placé entre deux feuilles d’aluminium, servait d’isolant électrique pour les condensateurs. Aujourd’hui, on l’utilise pour les dispositifs électriques, des tableaux de commutation, des moteurs, etc. ;
  • le carton, notamment utilisé pour éviter les courts-circuits sur les batteries ;
  • le polyéthylène est un matériau très répandu. Il est à la fois léger et robuste, abordable et durable. C’est ce matériau qui recouvre les gaines électriques ;
  • le polyimide est un matériau très fin (épaisseur de 1 mm) mais qui offre une grande résistance face à l’électricité. Il est appliqué dans certains domaines comme l’aérospatial ou dans le milieu militaire.

Qu’est-ce qu’un gel isolant ?

En extérieur, les raccordements électriques sont soumis à des variations de température, à l’humidité, etc., et peuvent plus facilement se détériorer malgré leur étanchéité. Le gel isolant est une solution qui vient renforcer l’étanchéité de ces raccordements. Il existe aussi des vernis isolants utilisés pour tous types de composants électroniques, interrupteurs, bobines, etc.

Les isolants solides

Généralement, tous les matériaux solides sont des isolants électriques. On trouve par exemple des matériaux de construction comme le béton, la pierre ou le plâtre.

La stéatite est une roche très tendre et qui s’effrite très facilement. Elle offre une très grande résistance électrique et peut être remodelée sous plusieurs formes. Toutes ces caractéristiques lui assurent une polyvalence dans de nombreux domaines, comme les systèmes industriels, les appareils électroménagers, les avions ou les voitures.

Le conducteur, opposé d’un isolant ?

En effet, le conducteur électrique a un rôle : laisser passer le courant électrique. Découvrez toutes les familles de conducteurs dans notre article.

Comment être sûr de choisir un bon isolant électrique ?

Quatre critères rentrent en jeu dans le choix d’un bon isolant électrique :

  • ses propriétés isolantes ;
  • sa classe thermique ;
  • sa qualité ;
  • son prix.

Ses capacités diélectriques

C’est là le point le plus essentiel : avoir un matériau qui répond aux exigences d’isolation. Pour cela, assurez-vous que les facultés diélectriques du matériau répondent à vos besoins. Plus la tension sera élevée, plus le matériau devra avoir de grandes propriétés diélectriques.

Mais cette caractéristique en induit une autre : la résistance à la chaleur.

Sa classe thermique

Un isolant électrique bloque l’électricité, mais pas seulement car l’électricité produit de la chaleur, et le matériau doit aussi pouvoir y faire face. Cette capacité à résister à la chaleur est établie par la norme IEC 60085 qui liste les isolants dans 8 classes thermiques :

Classe thermiqueTempérature maximum
A105 °C
B130 °C
F155 °C
H180 °C
N200 °C
R220 °C
S240 °C
C> 240 °C

Ces classes thermiques sont des indications des températures maximales d’utilisation pour que la durée de vie de l’isolant soit optimale. Elles ne représentent pas des points de rupture (comme la tension de claquage évoquée précédemment) qui mènent à la détérioration, voire la destruction de l’isolant.

Pour information, la température d’un processeur informatique dépasse rarement 90 °C et celle d’un disque dur reste inférieure à 50 °C. Certains câbles électriques utilisés dans l’industrie peuvent supporter des chaleurs allant de 180 °C (classe H) à 220 °C en pointe (classe R).

Sa qualité

Comme tout produit, la qualité est un critère est indispensable si vous voulez un isolant efficace. Par exemple, le verre était très utilisé au XIXe siècle, mais a montré ses limites au détriment d’autres isolants de meilleure qualité, et au meilleur prix.

Son prix

Le prix et la qualité vont souvent de pair. Plus votre matériau isolant sera de meilleure qualité, plus son coût sera élevé. À vous de choisir jusqu’où votre budget vous permet d’aller et d’opter pour la solution qui offre le meilleur équilibre entre qualité et prix.

Quel est le meilleur isolant ?

Bien que certains matériaux offrent de plus grandes propriétés isolantes que d’autres, il est difficile de dire lequel d’entre eux offre la meilleure solution. Certains garantiront une meilleure étanchéité à l’extérieur (silicone, céramique, etc.), tandis que d’autres comme le plastique ou le polyéthylène ont un usage très polyvalent et à faible coût.

Pourquoi une bonne isolation électrique permet de faire des économies d’énergie ?

Les isolants électriques ont un rôle très important dans les économies d’énergie. En effet, toute installation électrique sans isolant connaîtra des fuites de courant. Qui dit fuite de courant dit perte d’argent puisque cette électricité produite n’est pas consommée. Pourquoi ? Car elle est tout simplement perdue.

Quelles sont les autres origines d’une fuite de courant ?

Elles peuvent tout aussi bien provenir :

  • d’un circuit électrique humide ;
  • d’une détérioration de l’installation électrique ;
  • de la rupture d’un conducteur.

À l’échelle de votre logement, une fuite de courant ira soit vers la terre, soit vers un autre élément conducteur de votre maison. Décelées et réparées à temps, les organes conducteurs défaillants entraîneront de faibles pertes d’énergie. Par contre, elles peuvent faire grimper votre facture d’électricité si elles ne sont pas détectées.

Pour ce faire, équipez-vous d’un multimètre et activez sa fonction ohmmètre. Rendez-vous sur votre tableau électrique et vérifiez s’il y a des variations de valeurs sur vos résistances. S’il y en a, changez-les au plus vite.

Une bonne isolation électrique est indispensable pour contenir l’énergie au cœur des câbles. Mais ce n’est pas suffisant pour faire de véritables économies d’énergie. La meilleure solution ? Choisir un contrat d’électricité adapté à sa consommation. Pour cela, nous vous mettons à disposition un comparateur d’offres d’électricité en ligne pour vous permettre de trouver le contrat idéal à votre logement et vos habitudes. Besoin d’aide ? Nos conseillers sont disponibles gratuitement par téléphone. C’est l’heure de bien choisir !

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