Les composants structurels des produits de fils et de câbles peuvent être généralement divisés en quatre parties principales :conducteurs, couches isolantes, des couches de blindage et de protection, ainsi que des composants de remplissage et des éléments de traction. Selon les exigences d'utilisation et les scénarios d'application, certaines structures de produits sont assez simples, ne comportant que des conducteurs comme composants structurels, tels que les fils nus aériens, les fils de réseau de contact, les jeux de barres cuivre-aluminium (barres omnibus), etc. L'isolation électrique externe de ces produits repose sur des isolants lors de l'installation et sur la distance spatiale (isolation par air) pour garantir la sécurité.
1. Conducteurs
Les conducteurs sont les composants fondamentaux et indispensables à la transmission du courant électrique ou des ondes électromagnétiques au sein d'un produit. Souvent appelés âmes conductrices, ils sont fabriqués à partir de métaux non ferreux à haute conductivité comme le cuivre, l'aluminium, etc. Les câbles à fibre optique utilisés dans les réseaux de communication optique en rapide évolution depuis trente ans utilisent des fibres optiques comme conducteurs.
2. Couches isolantes
Ces composants enveloppent les conducteurs et assurent ainsi leur isolation électrique. Ils garantissent que le courant ou les ondes électromagnétiques/optiques transmises ne se propagent que le long du conducteur et non vers l'extérieur. Les couches isolantes empêchent le potentiel (tension) du conducteur d'influencer les objets environnants, assurant ainsi la fonction de transmission normale du conducteur et la sécurité extérieure des objets et des personnes.
Les conducteurs et les couches isolantes sont les deux composants fondamentaux nécessaires aux produits de câblage (à l'exception des fils nus).
Dans diverses conditions environnementales, lors de l'installation et de l'exploitation, les fils et câbles doivent être dotés de composants offrant une protection, notamment au niveau de la couche isolante. Ces composants sont appelés couches protectrices.
Les matériaux isolants devant posséder d'excellentes propriétés d'isolation électrique, ils requièrent une grande pureté et une teneur minimale en impuretés. Cependant, ces matériaux ne peuvent souvent pas assurer simultanément une protection contre les facteurs externes (forces mécaniques lors de l'installation et de l'utilisation, résistance aux conditions atmosphériques, aux produits chimiques, aux huiles, aux menaces biologiques et aux risques d'incendie). Ces exigences sont satisfaites par différentes structures de couches protectrices.
Pour les câbles conçus spécifiquement pour des environnements extérieurs favorables (par exemple, des espaces intérieurs propres et secs sans forces mécaniques externes), ou dans les cas où le matériau de la couche isolante lui-même présente une certaine résistance mécanique et climatique, il peut ne pas y avoir d'exigence pour une couche protectrice en tant que composant.
4. Blindage
Il s'agit d'un composant des câbles qui isole le champ électromagnétique interne des champs électromagnétiques externes. Même entre différentes paires ou groupes de fils au sein des câbles, une isolation mutuelle est nécessaire. La couche de blindage peut être décrite comme un « écran d'isolation électromagnétique ».
Pendant de nombreuses années, l'industrie a considéré la couche de blindage comme un élément de la structure de la couche de protection. Il est cependant proposé de la considérer comme un composant distinct. En effet, sa fonction est non seulement d'isoler électromagnétiquement les informations transmises dans le câble, empêchant ainsi toute fuite ou interférence avec des instruments externes ou d'autres lignes, mais aussi d'empêcher les ondes électromagnétiques externes de pénétrer dans le câble par couplage électromagnétique. Ces exigences diffèrent des fonctions traditionnelles des couches de protection. De plus, la couche de blindage est non seulement placée à l'extérieur du produit, mais également entre chaque paire de fils d'un câble. Au cours de la dernière décennie, en raison du développement rapide des systèmes de transmission d'informations utilisant des fils et des câbles, et de la multiplication des sources d'interférences électromagnétiques dans l'atmosphère, la variété des structures blindées s'est multipliée. Le fait que la couche de blindage soit un composant fondamental des câbles est désormais largement reconnu.
De nombreux fils et câbles sont multiconducteurs, comme la plupart des câbles électriques basse tension à quatre ou cinq conducteurs (adaptés aux systèmes triphasés) et les câbles téléphoniques urbains de 800 à 3 600 paires. Après l'assemblage (ou le regroupement) de ces conducteurs isolés ou paires de fils, des formes irrégulières et de larges espaces apparaissent entre les conducteurs isolés ou paires de fils. Par conséquent, une structure de remplissage doit être intégrée lors de l'assemblage du câble. Cette structure a pour but de maintenir un diamètre extérieur relativement uniforme lors de l'enroulement, facilitant ainsi l'enroulement et l'extrusion de la gaine. De plus, elle assure la stabilité et l'intégrité de la structure interne du câble, en répartissant uniformément les forces d'utilisation (étirement, compression et flexion lors de la fabrication et de la pose) afin d'éviter tout dommage à la structure interne du câble.
Par conséquent, bien que la structure de remplissage soit auxiliaire, elle est nécessaire. Des réglementations détaillées existent concernant le choix des matériaux et la conception de cette structure.
Les fils et câbles traditionnels reposent généralement sur la couche de protection armée pour résister aux forces de traction externes ou à la tension due à leur propre poids. Les structures classiques incluent les armures en ruban d'acier et en fil d'acier (par exemple, des fils d'acier de 8 mm d'épaisseur, torsadés en une couche armée, pour les câbles sous-marins). Cependant, dans les câbles à fibre optique, pour protéger la fibre des forces de traction mineures et éviter toute légère déformation susceptible d'affecter les performances de transmission, des revêtements primaires et secondaires et des composants de traction spécialisés sont intégrés à la structure du câble. Par exemple, dans les câbles de casques de téléphones portables, un fil de cuivre fin ou un ruban de cuivre fin enroulé autour d'une fibre synthétique est extrudé avec une couche isolante, la fibre synthétique servant de composant de traction. Globalement, ces dernières années, dans le développement de produits spéciaux, petits et flexibles, nécessitant de multiples courbures et torsions, les éléments de traction jouent un rôle important.
Date de publication : 19 décembre 2023