Câble électrique - Electrical cable

Pour d'autres utilisations, voir Câble (homonymie) .
Schéma de câblage électrique
Câble d' alimentation flexible avec trois conducteurs en cuivre massif de 2,5 mm 2

Un câble électrique est un assemblage d'un ou plusieurs fils côte à côte ou groupés, qui est utilisé pour transporter le courant électrique .

Un assemblage de câbles est la composition d'un ou plusieurs câbles électriques et de leurs connecteurs correspondants . Un ensemble de câbles n'est pas nécessairement adapté pour connecter deux appareils mais peut être un produit partiel (par exemple à souder sur une carte de circuit imprimé avec un connecteur monté sur le boîtier). Les assemblages de câbles peuvent également prendre la forme d'un arbre à câbles ou d' un faisceau de câbles , utilisé pour connecter de nombreux terminaux entre eux.

Étymologie

Le terme câble faisait à l'origine référence à une ligne nautique d'une longueur spécifique où plusieurs cordes sont combinées pour produire une ligne épaisse et solide qui était utilisée pour ancrer les grands navires. Au fur et à mesure que la technologie électrique se développait, les gens sont passés de l'utilisation de fil de cuivre nu à l'utilisation de groupes de fils et de diverses méthodes de gainage et d'accrochage qui ressemblaient au câblage mécanique, de sorte que le terme a été adopté pour le câblage électrique . Au XIXe siècle et au début du XXe siècle, les câbles électriques étaient souvent isolés à l'aide de tissu, de caoutchouc ou de papier. Les matières plastiques sont généralement utilisées aujourd'hui, à l'exception des câbles électriques à haute fiabilité. Le terme est également devenu associé aux communications en raison de son utilisation dans les communications électriques.

Utilisations modernes

Câbles de 6 pouces (15 cm) de diamètre extérieur, refroidis à l'huile, traversant le barrage de Grand Coulee . Un exemple de câble lourd pour la transmission de puissance.

Les câbles électriques sont utilisés pour connecter deux appareils ou plus, permettant le transfert de signaux électriques ou de puissance d'un appareil à l'autre. Les câbles sont utilisés à des fins très diverses et chacun doit être adapté à cette fin. Les câbles sont largement utilisés dans les appareils électroniques pour les circuits d'alimentation et de signal. La communication longue distance se fait par câbles sous-marins . Les câbles d'alimentation sont utilisés pour la transmission en vrac de courant alternatif et continu, en particulier à l'aide de câbles haute tension . Les câbles électriques sont largement utilisés dans le câblage des bâtiments pour les circuits d'éclairage, d'alimentation et de commande installés en permanence dans les bâtiments. Étant donné que tous les conducteurs de circuit requis peuvent être installés dans un câble en même temps, le travail d'installation est économisé par rapport à certaines autres méthodes de câblage.

Physiquement, un câble électrique est un assemblage constitué d'un ou plusieurs conducteurs avec leurs propres isolations et écrans optionnels, revêtement(s) individuel(s), protection d'ensemble et revêtement(s) de protection. Les câbles électriques peuvent être rendus plus flexibles en toronnant les fils. Dans ce processus, des fils individuels plus petits sont torsadés ou tressés ensemble pour produire des fils plus gros qui sont plus flexibles que des fils solides de taille similaire. Le regroupement de petits fils avant le toronnage concentrique ajoute le plus de flexibilité. Les fils de cuivre dans un câble peuvent être nus, ou ils peuvent être plaqués d'une fine couche d'un autre métal, le plus souvent de l' étain mais parfois de l' or , de l' argent ou un autre matériau. L'étain, l'or et l'argent sont beaucoup moins sujets à l' oxydation que le cuivre, ce qui peut allonger la durée de vie du fil et faciliter le soudage . L'étamage est également utilisé pour assurer la lubrification entre les brins. L'étamage a été utilisé pour faciliter l'élimination de l'isolation en caoutchouc. Des câbles serrés lors du toronnage rendent le câble extensible (CBA – comme dans les cordons de combiné téléphonique).

Les câbles peuvent être solidement fixés et organisés, par exemple en utilisant des goulottes, des chemins de câbles , des attaches de câbles ou un laçage de câbles . Les câbles à flexion continue ou flexibles utilisés dans les applications mobiles à l'intérieur des porte-câbles peuvent être fixés à l'aide de dispositifs de décharge de traction ou d'attaches de câble.

Aux hautes fréquences, le courant a tendance à passer le long de la surface du conducteur. C'est ce qu'on appelle l' effet peau .

Essai au feu en Suède , montrant un incendie se propageant rapidement par la combustion de l'isolant des câbles, un phénomène de grande importance pour les câbles utilisés dans certaines installations.
Câble d'alimentation monoconducteur de 500 000 mil (254 mm 2 ) circulaire

Câbles et champs électromagnétiques

Câble coaxial
Câblage à paires torsadées

Tout conducteur porteur de courant , y compris un câble, émet un champ électromagnétique . De même, tout conducteur ou câble captera l'énergie de tout champ électromagnétique existant autour de lui. Ces effets sont souvent indésirables, dans le premier cas équivalant à une transmission d'énergie non désirée qui peut nuire à des équipements voisins ou à d'autres parties du même équipement ; et dans le second cas, une captation intempestive de bruit qui peut masquer le signal souhaité transporté par le câble, ou, si le câble transporte des tensions d' alimentation ou de commande, les polluer au point de provoquer un dysfonctionnement de l'équipement.

La première solution à ces problèmes est de maintenir des longueurs de câble courtes dans les bâtiments puisque la prise et la transmission sont essentiellement proportionnelles à la longueur du câble. La deuxième solution consiste à acheminer les câbles loin des problèmes. Au-delà de cela, il existe des conceptions de câbles particulières qui minimisent le captage et la transmission électromagnétiques. Trois des principales techniques de conception sont le blindage , la géométrie coaxiale et la géométrie à paire torsadée .

Le blindage utilise le principe électrique de la cage de Faraday . Le câble est enveloppé sur toute sa longueur dans une feuille ou un treillis métallique. Tous les fils passant à l'intérieur de cette couche de blindage seront dans une large mesure découplés des champs électriques externes , en particulier si le blindage est connecté à un point de tension constante, tel que la terre ou la masse . Un simple blindage de ce type n'est cependant pas très efficace contre les champs magnétiques à basse fréquence - tels que le "bourdonnement" magnétique d'un transformateur de puissance à proximité . Un blindage mis à la terre sur les câbles fonctionnant à 2,5 kV ou plus rassemble le courant de fuite et le courant capacitif, protégeant les personnes contre les chocs électriques et égalisant les contraintes sur l'isolation du câble.

La conception coaxiale aide à réduire davantage la transmission et le captage magnétiques à basse fréquence. Dans cette conception, le blindage en feuille ou en maille a une section transversale circulaire et le conducteur intérieur est exactement en son centre. Cela fait que les tensions induites par un champ magnétique entre le blindage et le conducteur central se composent de deux amplitudes presque égales qui s'annulent.

Une paire torsadée a deux fils d'un câble torsadés l'un autour de l'autre. Cela peut être démontré en mettant une extrémité d'une paire de fils dans une perceuse à main et en tournant tout en maintenant une tension modérée sur la ligne. Lorsque le signal d'interférence a une longueur d'onde qui est longue par rapport au pas de la paire torsadée, des longueurs de fils alternées développent des tensions opposées, tendant à annuler l'effet de l'interférence.

Protection contre le feu

Dans la construction de bâtiments , le matériau de la gaine des câbles électriques est une source potentielle de combustible pour les incendies. Pour limiter la propagation du feu, on peut utiliser des matériaux de revêtement de câbles ou des gaines ignifuges. Le revêtement en plastique de certains câbles à gaine métallique peut être retiré lors de l'installation afin de réduire la source de combustible pour les incendies. Les revêtements inorganiques et les boîtiers autour des câbles protègent les zones adjacentes de la menace d'incendie associée à une gaine de câble non protégée. Cependant, cette protection incendie retient également la chaleur générée par les pertes de conducteurs, la protection doit donc être mince.

Pour fournir une protection contre le feu à un câble, l'isolation est traitée avec des matériaux ignifuges, ou une isolation minérale non combustible est utilisée (voir Câble à gaine de cuivre à isolation minérale ) .

Les types

Un câble électrique 250 V, 16 A sur enrouleur.

Codes et couleurs

CENELEC HD 361 est une norme ratifiée publiée par le CENELEC, qui concerne le type de marquage des fils et câbles, dont le but est d'harmoniser les câbles. Le Deutsches Institut für Normung (DIN, VDE) a publié une norme similaire (DIN VDE 0292).

Câbles hybrides

Les câbles optiques et électriques hybrides peuvent être utilisés dans les applications extérieures sans fil de fibre optique à l'antenne (FTTA). Dans ces câbles, les fibres optiques transportent des informations et les conducteurs électriques sont utilisés pour transmettre de l'énergie. Ces câbles peuvent être placés dans plusieurs environnements pour desservir des antennes montées sur des poteaux, des tours ou d'autres structures. Des réglementations de sécurité locales peuvent s'appliquer.

Voir également

Les références

Lectures complémentaires

  • RM Black, L'histoire des fils et câbles électriques , Peter Pergrinus, Londres 1983 ISBN  0-86341-001-4
  • BICC Cables Ltd, « Manuel des câbles électriques », WileyBlackwell ; Londres 3e édition 1997, ISBN  0-632-04075-0

Liens externes