Wire Wisdom sur l'American Wire Gauge (AWG)
Définition

American Wire Gauge (AWG), aussi connu sous le nom de Brown & Sharpe Gauge, est une méthode originaire des États-Unis pour décrire la section transversale des conducteurs solides ronds. Cette section transversale permet de déterminer l'intensité de courant admissible et la résistivité d'un conducteur. L'utilisation de la gauge permet de remplacer des mesures exprimées en décimales de pouces par des nombres entiers, avec 38 diamètres connus (de 4/0 à 36 AWG). Les sections inférieures à 36 AWG s'expriment en gauge. En revanche, les sections de fils supérieures à 4/0 s'expriment généralement par tranche de 1 000 mils circulaires (kcmil ou MCM) où un cmil correspond à la zone d'un cercle dont le diamètre est d'un mil (1/1 000 pouce).

Source de confusion pour les utilisateurs débutants, plus la valeur de gauge est petite, plus le diamètre du conducteur est grand : le diamètre physique et la valeur en AWG sont inversement proportionnels. Cette relation entre diamètre et valeur provient du nombre d'opérations de tréfilage nécessaires pour produire un fil d'un diamètre donné. La réduction des sections de fils au diamètre plus petit nécessitait plusieurs passages dans une filière alors que les fils de plus grands diamètres nécessitaient moins de passages.[1] La relation entre les valeurs de gauge n'est pas linéaire, mais logarithmique. Le Manuel Anixter d'information technique fournit de plus amples informations concernant les relations entre les valeurs de gauge.

Conducteurs monobrins et multibrins

La section transversale d'un conducteur monobrin est simple à calculer. Il suffit d'élever au carré son diamètre en mils. La valeur de gauge est déterminée à l'aide de la mesure de la section transversale et de tableaux fournis dans le document normatif 258-08 de l'ASTM (American Society of Testing and Materials) relatif à la norme de spécification des diamètres nominaux et sections transversales des calibres AWG des fils ronds solides utilisés comme conducteurs électriques.

La valeur de gauge d'un conducteur multibrin est calculée en additionnant la valeur de section transversale de chaque brin et en utilisant les tableaux fournis dans les documents normatifs de l'ASTM. La structure géométrique des brins détermine le diamètre global. Les conducteurs multibrins présentent des diamètres plus grands par rapport aux conducteurs monobrins du fait des lames d'air et des espacements entre chaque brin. Par conséquent, un conducteur monobrin et un conducteur multibrin ayant la même valeur de gauge peuvent avoir des diamètres différents.

Des conducteurs multibrins dont la valeur de gauge est identique peuvent également avoir des diamètres différents, car il existe plusieurs modes de toronnage des conducteurs. Les trois modes de toronnage les plus répandus sont les toronnages compact, compressé et concentrique, mais il existe des centaines, voire des milliers de brins et de combinaisons. Les conducteurs dont le toronnage est compact ou compressé ont un diamètre plus petit d'environ 7 à 9 % et 2 à 3 % respectivement par rapport aux conducteurs à toronnage concentrique.[2] La Figure 1 illustre les différences de dimensions des toronnages communs pour un conducteur de 1 000 kcmil.


Figure 1 : comparaison des dimensions et des formes de conducteurs

Propriétés électriques

En termes de propriétés électriques, la valeur AWG influe principalement sur la résistance des fils. Les fils conducteurs, qu'ils soient, par exemple, en cuivre, en aluminium ou en argent, ont des résistances différentes. La résistance d'un conducteur est inversement liée à sa section transversale. La résistance d'un conducteur est d'autant plus faible que celui-ci est large.

La résistance électrique d'un conducteur multibrin dépend de la longueur de pas et elle est plus élevée que celle d'un conducteur monobrin. La résistance approximative peut être déterminée à l'aide des incréments répertoriés dans les différents documents normatifs de l'ASTM. Le Tableau 1 ci-dessous présente les valeurs d'incrément pour les conducteurs multibrins à toronnage concentrique. L'augmentation de la résistance se calcule en multipliant la valeur de résistance du conducteur monobrin de gauge identique par l'une des valeurs fournies dans le tableau ci-dessous.[3]

Type de conducteur Incrément de résistance et de masse %
Classe AA, 1 à 4 AWG 1
Classes AA, †A, B, C et D, 2 000 000 cmil maximum 2
Entre 2 000 000 et 3 000 000 cmil 3
Entre 3 000 000 et 4 000 000 cmil 4
Entre 4 000 000 et 5 000 000 cmil 5

† 0 AWG minimum

Tableau 1 : Incréments d'augmentation des conducteurs à toronnage concentrique[3]

Conversion au système métrique

Hors des États-Unis, les dimensions des fils sont communément exprimées en mm2, tout comme les diamètres. En général, la désignation des conducteurs multibrins commence par le nombre de brins, suivie du diamètre. Par exemple, 7/0,533 signifie que le conducteur multibrin contient 7 brins, chacun d'un diamètre de 0,533 mm, et que sa section transversale globale est de 1,5 mm2. Le Tableau 2 ci-dessous répertorie les facteurs de conversion entre les deux systèmes de mesure.

AWG (American Wire Gauge) Unités métriques Coef. multiplicateur AWG > métrique Coef. multiplicateur métrique > AWG
Pouces (po) Millimètres (mm) 25,4 0,0394
Mil circulaire (cmil) Millimètres carrés (mm2) 0,000507 1973,5
Ohms/1 000 ft. (Ω/ft) Ohms/kilomètres (Ω/km) 3,28 0,3048

Tableau 2 : Conversions au système métrique



[1] Warner, Mark. The Electric Vehicle Conversion Handbook HP1568. New York: Penguin Group, 2011. Print.
[2] “National Electric Code 2011.” National Fire Protection Association, 2010. Print.
[3] “ASTM B8-04 Standard Specification for Concentric-Lay-Stranded Copper Conductors, Hard, Medium-Hard, or Soft.” ASTM International.


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