Français Les composants structurels des produits de fils et câbles peuvent être généralement divisés en quatre parties structurelles principales : conducteurs, couches d'isolation, couches de blindage et gaines, ainsi que éléments de remplissage et éléments de traction, etc. Selon les exigences d'utilisation et les scénarios d'application des produits, certains produits ont des structures extrêmement simples, avec un seul composant structurel, le fil, comme les fils nus aériens, les fils caténaires, les jeux de barres en cuivre-aluminium (barres omnibus), etc. L'isolation électrique externe de ces produits est assurée par l'utilisation d'isolateurs et la distance spatiale lors de l'installation et de la pose (c'est-à-dire par l'utilisation d'une isolation à l'air).
La grande majorité des fils et câbles présentent exactement la même section transversale (hormis les erreurs de fabrication) et se présentent sous forme de longues bandes. Cette caractéristique est due à leur utilisation pour former des circuits ou des bobines dans des systèmes ou des équipements. Par conséquent, pour étudier et analyser la composition structurelle des câbles, il suffit d'observer et d'analyser leurs sections transversales.
Voici une analyse détaillée de la composition de la structure du câble et des matériaux du câble :
1. Composition de la structure du câble : Conducteur
Les fils sont les composants principaux les plus fondamentaux et indispensables aux produits assurant la transmission de courant ou d'informations électromagnétiques. « Wire » est l'abréviation de « conductive core ».
Quels matériaux sont utilisés dans la fabrication des conducteurs de câbles ? Les conducteurs sont généralement composés de métaux non ferreux présentant une excellente conductivité électrique, comme le cuivre et l'aluminium. Les câbles optiques utilisés dans les réseaux de communication optique, qui se sont développés rapidement au cours des trois dernières décennies, utilisent des fibres optiques comme conducteurs.
2. Composition de la structure du câble : Couche isolante
La couche isolante est un composant qui recouvre la périphérie du fil et sert d'isolant électrique. Elle garantit que le courant transmis, les ondes électromagnétiques et les ondes lumineuses, se propagent uniquement le long du fil et ne s'échappent pas. Le potentiel du conducteur (c'est-à-dire la différence de potentiel entre le conducteur et les objets environnants, autrement dit la tension) peut être isolé. Elle est donc nécessaire pour assurer à la fois la transmission normale du fil et la sécurité des personnes et des objets extérieurs. Les fils et les couches isolantes sont les deux composants fondamentaux indispensables à la constitution d'un câble (à l'exception des fils nus).
Que sont les matériaux d'isolation des câbles ? Dans les fils et câbles actuels, la classification des matériaux d'isolation se divise principalement en deux catégories : les plastiques et les caoutchoucs. Les polymères dominent, donnant naissance à une grande variété de fils et câbles adaptés à différents usages et exigences environnementales. Parmi les matériaux d'isolation courants pour fils et câbles, on trouve le polychlorure de vinyle (PVC).polyéthylène réticulé (XLPE), fluoroplastiques, composés de caoutchouc, composés de caoutchouc éthylène-propylène et matériaux isolants en caoutchouc de silicone.
3. Composition de la structure du câble : Gaine
Lorsque des fils et câbles sont installés et utilisés dans des environnements variés, des composants doivent protéger l'ensemble du produit, notamment la couche isolante. Il s'agit de la gaine. Les matériaux isolants devant présenter d'excellentes propriétés d'isolation électrique, ils doivent être d'une pureté extrêmement élevée et présenter une teneur en impuretés extrêmement faible. Il est souvent impossible de prendre en compte leur capacité de protection contre les agressions extérieures. Par conséquent, diverses structures de protection doivent être capables de résister aux différentes forces mécaniques extérieures (installation, site d'utilisation et utilisation), aux intempéries, aux produits chimiques ou aux huiles, à la prévention des dommages biologiques et à la réduction des risques d'incendie. Les principales fonctions des gaines de câbles sont l'étanchéité, l'ignifugation, la résistance au feu et la prévention de la corrosion. De nombreux câbles spécialement conçus pour des environnements extérieurs favorables (tels que des environnements propres, secs et intérieurs exempts de forces mécaniques externes), ou dont les matériaux isolants possèdent intrinsèquement une certaine résistance mécanique et aux intempéries, peuvent se passer de la couche protectrice.
Quels types de matériaux de gaine de câble existe-t-il ? Les principaux matériaux de gaine de câble sont le caoutchouc, le plastique, les revêtements, le silicone et divers produits fibreux. Les couches protectrices en caoutchouc et en plastique se caractérisent par leur souplesse et leur légèreté, et sont largement utilisées dans les câbles mobiles. Cependant, comme ces deux matériaux présentent une certaine perméabilité à l'eau, leur utilisation est limitée à l'utilisation de matériaux hautement polymères résistants à l'humidité comme isolants de câbles. Certains utilisateurs se demandent alors pourquoi le plastique est-il utilisé comme couche protectrice sur le marché ? Comparées aux gaines en plastique, les gaines en caoutchouc offrent une élasticité et une flexibilité supérieures et une meilleure résistance au vieillissement, mais leur fabrication est relativement plus complexe. Les gaines en plastique présentent de meilleures propriétés mécaniques et une meilleure résistance à l'eau, sont abondantes en ressources, sont peu coûteuses et faciles à usiner. De ce fait, elles sont plus largement utilisées sur le marché. Il convient de noter qu'il existe un autre type de gaine métallique. Les gaines métalliques assurent non seulement une protection mécanique, mais aussi la fonction de blindage mentionnée ci-dessous. Ils possèdent également des propriétés telles que la résistance à la corrosion, à la compression et à la traction, ainsi que l'imperméabilité à l'eau, empêchant ainsi l'humidité et d'autres substances nocives de pénétrer dans l'isolation des câbles. Par conséquent, ils sont largement utilisés comme gaines pour les câbles d'alimentation isolés au papier imprégné d'huile présentant une faible résistance à l'humidité.
4. Composition de la structure du câble : Couche de blindage
La couche de blindage est un composant essentiel des câbles pour assurer l'isolation des champs électromagnétiques. Elle empêche non seulement les signaux électromagnétiques internes de fuir et d'interférer avec les instruments externes, les compteurs ou autres lignes, mais aussi les ondes électromagnétiques externes de pénétrer dans le système de câbles par couplage. Structurellement, la couche de blindage est non seulement placée à l'extérieur du câble, mais également entre les paires ou groupes de fils des câbles multiconducteurs, formant ainsi des « écrans d'isolation électromagnétique » à plusieurs niveaux. Ces dernières années, face aux exigences croissantes en matière de câbles de communication haute fréquence et d'anti-interférence, les matériaux de blindage ont évolué, passant des traditionnels papiers métallisés et rubans de papier semi-conducteurs à des matériaux composites plus avancés tels querubans mylar en feuille d'aluminium, rubans de cuivre Mylar et rubans de cuivre. Les structures de blindage courantes comprennent des couches de blindage internes en polymères conducteurs ou en rubans semi-conducteurs, ainsi que des couches de blindage externes telles que des bandes de cuivre enroulées longitudinalement et des tresses de cuivre. Parmi ces couches, la tresse utilise principalement du cuivre étamé pour améliorer la résistance à la corrosion. Pour des applications spécifiques, telles que les câbles à fréquence variable utilisant un blindage composite ruban de cuivre et fil de cuivre, les câbles de données utilisant un enroulement longitudinal en feuille d'aluminium et une conception profilée, et les câbles médicaux nécessitant des tresses de cuivre argenté à haute couverture, la structure de blindage hybride, composée de bandes composites aluminium-plastique et de fils de cuivre étamés, est devenue la solution la plus répandue pour les câbles haute fréquence. L'expérience industrielle montre que la couche de blindage est passée d'une structure accessoire à un composant central indépendant du câble. Le choix des matériaux doit prendre en compte les caractéristiques de fréquence, les performances de flexion et les facteurs de coût afin de répondre aux exigences de compatibilité électromagnétique des différents scénarios d'application.
5. Composition de la structure du câble : Structure remplie
De nombreux fils et câbles sont multiconducteurs. Par exemple, la plupart des câbles électriques basse tension sont à quatre ou cinq conducteurs (adaptés aux systèmes triphasés), et les câbles téléphoniques urbains sont disponibles en 800, 1200, 2400 et 3600 paires. Une fois ces conducteurs isolés (ou ces paires câblées en groupes multiples), deux problèmes se posent : leur forme n'est pas ronde et d'importants espaces entre les conducteurs isolés sont présents. Par conséquent, une structure de remplissage doit être ajoutée lors du câblage. Cette structure a pour but de rendre le diamètre extérieur du câble relativement rond, ce qui facilite l'enroulement et l'extrusion de la gaine, et assure la stabilité et la résistance interne du câble. Lors de l'utilisation (étirement, compression et pliage lors de la fabrication et de la pose), la force est appliquée uniformément sans endommager la structure interne du câble. Par conséquent, bien que la structure de remplissage soit une structure auxiliaire, elle est également nécessaire, et des réglementations détaillées régissent son choix de matériaux et sa conception.
Matériaux de remplissage pour câbles : Généralement, les matériaux de remplissage pour câbles comprennent du ruban de polypropylène, du câble non tissé en PP, du câble de chanvre ou des matériaux relativement peu coûteux fabriqués à partir de caoutchouc recyclé. Pour être utilisé comme matériau de remplissage, il doit présenter les caractéristiques suivantes : ne pas endommager l'âme isolée du câble, ne pas être hygroscopique, ne pas se rétracter et ne pas se corroder.
6. Composition de la structure du câble : éléments de traction
Les fils et câbles traditionnels reposent sur la couche d'armure de la gaine pour résister aux forces de traction externes ou à celles induites par leur propre poids. Les structures typiques sont les armures en ruban et en fil d'acier (par exemple, pour les câbles sous-marins, des fils d'acier épais de 8 mm de diamètre sont utilisés et torsadés pour former la couche d'armure). Cependant, afin de protéger les fibres optiques des forces de traction mineures et d'éviter toute légère déformation susceptible d'affecter les performances de transmission, la structure du câble à fibre optique est équipée de gaines primaires et secondaires, ainsi que de composants de traction dédiés. De plus, si le câble d'écouteurs d'un téléphone portable adopte une structure où un fil de cuivre fin ou un ruban de cuivre fin est enroulé autour de filaments de fibres synthétiques et qu'une couche isolante est extrudée à l'extérieur, ce filament de fibres synthétiques constitue l'élément de traction. En conclusion, dans les produits spéciaux, compacts et flexibles développés ces dernières années, nécessitant de multiples pliages et torsions, les éléments de traction jouent un rôle majeur.
Quels matériaux sont inclus pour les composants de traction des câbles : bandes d'acier, fils d'acier et feuilles d'acier inoxydable
Date de publication : 25 avril 2025