Sur une application des polymères conducteurs à la réalisation d’électrodes de condensateurs

Laboratoire d’Électrotechnique de Montpellier, Université de Montpellier II, Sciences et Techniques du Languedoc, CP 079, place Eugène Bataillon, 34095 Montpellier Cedex 5, France.

Résumé

Dans les condensateurs secs à film de polypropylène, l’électrode est en général constituée par un dépôt d’aluminium. Or, des travaux récents ont montré que la rigidité diélectrique et le vieillissement des polymères isolants, soumis à des contraintes électriques élevées, dépendaient beaucoup de la nature du matériau conducteur assurant le contact. En particulier, les phénomènes de migration de charges et de dégradation des propriétés diélectriques sont très importants avec des électrodes métalliques.

Les travaux que nous présentons sont donc une étude comparative du comportement électrique de films de polypropylène en fonction du matériau d’électrode. Trois types d’électrodes ont été utilisés : dépôt d’aluminium, couche de polymère chargé de noir de carbone, dépôt de polymère conducteur électroactif.

L’étude a porté sur les tensions de claquage des films et sur la forme des caractéristiques courant-tension dans la région de préclaquage.

Les résultats confirment que le contact direct entre le polymère isolant et le métal est à éviter et que des électrodes en polymère conducteur apporteraient une nette amélioration dans les performances des condensateurs de puissance.

Abstract

In polypropylene film capacitors, the electrode is generally made of an aluminium deposit. However, recent works have shown that the dielectric rigidity and the aging of insulating polymers enduring high electric strength was depending on the nature of the conducting material which plays as contact. In particular, some phenomena of charge migration and decay of dielectric properties are enhanced by metallic electrodes.

The work which is presented here is a comparing study of electric behaviour of polypropylene films as a function of the electrode material. Three kinds of electrodes have been tested : aluminium deposit, layer of carbon filled polymer, deposit of electroactive conducting polymer.

The study was concerned with the breakdown voltages of films and with the shape of current-voltage characteristics in the prebreakdown range.

The results confirm that the direct contact between insulating polymer and metal should be avoided and that electrodes made of conducting polymers should bring a sharp improvement of power capacitor performances.