La structure de base d'un fil et d'un câble comprend un conducteur, une isolation, un blindage, une gaine et d'autres éléments.
1. Chef d'orchestre
Fonction : Un conducteur est un composant d'un fil et d'un câble qui transmet de l'énergie électrique (magnétique), des informations et réalise des fonctions spécifiques de conversion d'énergie électromagnétique.
Matériaux : Il existe principalement des conducteurs non revêtus, tels que le cuivre, l’aluminium, les alliages de cuivre et d’aluminium ; des conducteurs revêtus de métal, tels que le cuivre étamé, le cuivre argenté et le cuivre nickelé ; des conducteurs plaqués métal, tels que l’acier cuivré, l’aluminium cuivré et l’acier aluminisé.
2. Isolation
Fonction : La couche isolante est enroulée autour du conducteur ou d'une couche supplémentaire du conducteur (comme un ruban de mica réfractaire), et sa fonction est d'isoler le conducteur de la tension correspondante et d'empêcher les courants de fuite.
Les matériaux couramment utilisés pour l'isolation extrudée sont le polychlorure de vinyle (PVC), le polyéthylène (PE), le polyéthylène réticulé (XLPE), le polyoléfine ignifuge sans halogène à faible émission de fumée (LSZH/HFFR), les fluoroplastiques, l'élasticité thermoplastique (TPE), le caoutchouc silicone (SR), le caoutchouc éthylène-propylène (EPM/EPDM), etc.
3. Blindage
Fonction : La couche de blindage utilisée dans les fils et câbles repose en réalité sur deux concepts totalement différents.
Premièrement, la structure des fils et câbles transmettant des ondes électromagnétiques à haute fréquence (comme les câbles radiofréquences ou électroniques) ou des courants faibles (comme les câbles de signalisation) est appelée blindage électromagnétique. Ce blindage a pour but de bloquer les interférences des ondes électromagnétiques externes, d'empêcher les signaux à haute fréquence contenus dans le câble de perturber le monde extérieur et de prévenir les interférences entre paires de fils.
Deuxièmement, la structure des câbles d'énergie moyenne et haute tension visant à égaliser le champ électrique à la surface du conducteur ou de l'isolant est appelée blindage. À proprement parler, le blindage ne remplit pas la fonction de « blindage », mais joue uniquement le rôle d'homogénéisation du champ électrique. Le blindage qui entoure le câble est généralement mis à la terre.
* Structure et matériaux de blindage électromagnétique
① Blindage tressé : utilise principalement du fil de cuivre nu, du fil de cuivre étamé, du fil de cuivre argenté, du fil en alliage aluminium-magnésium, du ruban plat en cuivre, du ruban plat en cuivre argenté, etc. pour tresser à l'extérieur du noyau isolé, de la paire de fils ou du noyau du câble ;
② Blindage au ruban de cuivre : utiliser un ruban de cuivre souple pour recouvrir ou enrouler verticalement l'extérieur du noyau du câble ;
③ Blindage par ruban composite métallique : utiliser du ruban Mylar en feuille d'aluminium ou du ruban Mylar en feuille de cuivre pour enrouler ou enrouler verticalement la paire de fils ou le noyau du câble ;
④ Blindage complet : application complète par différentes formes de blindage. Par exemple, enrouler (1-4) fils de cuivre fins verticalement après les avoir enveloppés de ruban Mylar en feuille d'aluminium. Les fils de cuivre peuvent augmenter l'effet de conduction du blindage ;
⑤ Blindage séparé + blindage global : chaque paire de fils ou groupe de fils est blindé séparément par du ruban Mylar en feuille d'aluminium ou du fil de cuivre tressé, puis la structure de blindage global est ajoutée après le câblage ;
⑥ Blindage par enroulement : Utilisez un fil de cuivre fin, un ruban plat en cuivre, etc. pour enrouler autour du noyau du fil isolé, de la paire de fils ou du noyau du câble.
* Structure et matériaux de blindage contre les champs électriques
Blindage semi-conducteur : Pour les câbles d’énergie de 6 kV et plus, une fine couche de blindage semi-conductrice est fixée à la surface du conducteur et à la surface isolante. La couche de blindage du conducteur est une couche semi-conductrice extrudée. Le blindage du conducteur d’une section de 500 mm² et plus est généralement composé de ruban semi-conducteur et d’une couche semi-conductrice extrudée. La couche de blindage isolante est une structure extrudée.
Enroulement en fil de cuivre : le fil de cuivre rond est principalement utilisé pour l’enroulement codirectionnel, et la couche extérieure est enroulée en sens inverse et fixée avec du ruban ou du fil de cuivre. Ce type de structure est généralement utilisé dans les câbles à fort courant de court-circuit, tels que certains câbles monoconducteurs de 35 kV de grande section ;
Enroulement avec du ruban de cuivre : enrobage avec du ruban de cuivre souple ;
④ Gaine en aluminium ondulé : Elle adopte l'extrusion à chaud ou l'enroulement longitudinal de ruban d'aluminium, le soudage, le gaufrage, etc. Ce type de blindage possède également une excellente étanchéité à l'eau et est principalement utilisé pour les câbles d'alimentation haute tension et très haute tension.
4. Gaine
La gaine a pour fonction de protéger le câble, et l'âme, celle de protéger l'isolation. Compte tenu de l'évolution constante de l'environnement d'utilisation, des conditions d'emploi et des exigences des utilisateurs, les types, les formes structurelles et les performances requises pour la gaine varient également. On peut les regrouper en trois catégories :
Le premier type de protection consiste à assurer la protection contre les conditions climatiques extérieures, les forces mécaniques occasionnelles et à mettre en place une couche de protection générale nécessitant une étanchéité complète (empêchant notamment la pénétration de vapeur d'eau et de gaz nocifs). En cas de force mécanique extérieure importante ou si le câble doit supporter son poids, une structure de couche de protection en armure métallique est nécessaire. Le troisième type de protection nécessite des exigences particulières.
Par conséquent, la structure de la gaine des fils et câbles se divise généralement en deux composants principaux : la gaine intérieure et la gaine extérieure. La structure de la gaine intérieure est relativement simple, tandis que la gaine extérieure comprend la couche d'armure métallique et sa doublure intérieure (qui empêche la couche d'armure d'endommager la gaine intérieure), ainsi que la couche extérieure qui protège la couche d'armure, etc. Pour répondre à diverses exigences spécifiques, telles que la résistance au feu, la protection contre les insectes (termites), la protection contre les animaux (morsures de rats, picorage d'oiseaux), etc., la plupart des solutions sont apportées par l'ajout de divers produits chimiques à la gaine extérieure ; dans certains cas, il est nécessaire d'ajouter des composants spécifiques à la structure de la gaine extérieure.
Les matériaux couramment utilisés sont :
Chlorure de polyvinyle (PVC), polyéthylène (PE), polyperfluoroéthylène propylène (FEP), polyoléfine ignifuge sans halogène à faible émission de fumée (LSZH/HFFR), élastomère thermoplastique (TPE)
Date de publication : 30 décembre 2022