« Courants admissibles pour les fils et câbles » Wire Wisdom

Qu'est-ce que le courant admissible ?

Le courant admissible est le courant maximal (mesuré en ampères dont l'abréviation est A) qu'un conducteur isolé peut transporter en toute sécurité sans dépasser les limites de température de son isolant et sa gaine. À mesure qu'augmente la quantité de courant traversant un conducteur, la quantité de chaleur produite dans le conducteur augmente également. La chaleur générée dans le conducteur doit être dissipée dans l'environnement. Si la chaleur ne peut pas s'évacuer, la température du conducteur va continuer à augmenter jusqu'à ce que le câble dépasse sa température nominale. Le câble va alors se détériorer.

Afin de prévenir une défaillance prématurée des câbles, le NEC® (National Electrical Code)1  ainsi que d'autres organismes de l'industrie comme l'IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) et l'ICEA (Insulated Cable Engineers Association) ont publié des tables de courants admissibles couvrant une grande partie des conditions d'installation fréquemment rencontrées en situation réelle. L'IEEE a par exemple publié un recueil intitulé IEEE Std 835-1994 Standard Power Ampacity Tables (Tables de courants admissibles pour les câbles électriques standards) (en anglais) qui contient des milliers de tables de courants admissibles. Les courants admissibles pour les conducteurs d'usage général sont disponibles dans l' Article 310 du NEC 2014 - Conductors for General Wiring (Conducteurs pour le câblage général) (en anglais).

Températures nominales

Le courant admissible pour un câble doit être égal ou supérieur au courant maximal que le câble est censé transporter pendant sa durée de service, sans dépassement de sa température nominale. Les températures nominales dépendent de la résistance à la chaleur des matériaux utilisés pour l'isolant et la gaine du câble. Plus la résistance à la chaleur d'un matériau est élevée, moins il risque de se détériorer à haute  température. La température nominale la plus courante pour les conducteurs est de 90°C, mais elle peut descendre à 60°C ou s'élever à 1 200°C pour certains fils et câbles spéciaux. Bien que les températures du conducteur jouent un grand rôle dans la détermination du courant admissible, il est fréquent d'utiliser la colonne 75°C  des tables de courant admissible de l'Article 310 du NEC 2014, car de nombreux connecteurs ont une température nominale de 75°C.

Par exemple, un câble 10 AWG 3C 600 V avec conducteurs individuels XHHW aura un courant admissible de 35 A selon la colonne 75°C du NEC 2014 Table 310.15(B)(16) Courants admissibles des conducteurs isolés supportant jusqu'à 2000 V inclus, de 60°C à 90°C, avec pas plus de 3 conducteurs transportant du courant dans le chemin de câbles ou le câble, ou à la terre (directement enterré), pour une température ambiante de 30°C (en anglais).

Facteurs de réduction du courant admissible

En fonction de l'environnement d'installation du câble, il peut s'avérer nécessaire d'ajuster le courant admissible ou de réduire sa valeur pour contrôler le flux de chaleur.La vitesse à laquelle la chaleur se dissipe dans l'environnement dépend de plusieurs facteurs, mais les deux principaux facteurs du NEC pour la réduction du courant admissible sont la température ambiante et le nombre de conducteurs transportant du courant.

Les valeurs de courant admissible doivent être réduites si un chemin de câbles ou un câble contient plus de trois conducteurs transportant du courant, selon les exigences de la norme NEC 2014 Article 310. Un plus grand nombre de conducteurs transportant du courant dans un espace clos peut conduire à une augmentation de la température ambiante. La valeur du courant admissible dans ces conducteurs doit être réduite pour tenir compte de cet accroissement de la chaleur ambiante. Veuillez noter que tous les conducteurs ne transportent pas de courant et que la réduction de la valeur du courant admissible s'applique uniquement sur la base du nombre de conducteurs transportant du courant. En conditions normales, les conducteurs de mise à la terre et de continuité de masse ne transportent pas de courant et ne doivent pas être pris en compte pour la réduction du courant admissible. Par exemple, le courant admissible d'un câble 10 AWG 4C 600 V devrait être réduit de 80 % selon la norme NEC 2014 Tableau 310.15(B)(3)(a) Facteurs d'ajustement pour plus de trois conducteurs transportant du courant dans un chemin de câbles ou un câble (en anglais) (voir Tableau 1) en supposant que l'ensemble des quatre conducteurs transporte du courant. Le courant admissible ajusté serait de 28 ampères (35 ampères † 0,80).

†TABLEAU 310.15(B)(3)(a) Facteurs d'ajustement pour plus de trois conducteurs transportant du courant
Nombre de conducteurs1 Pourcentage des valeurs des tables 310.15 (B)(16) à 310.15 (B)(19) ajustées pour la température ambiante si nécessaire
4-6 80
7-9 70
10-20 50
21-30 45
31-40 40
41 et plus 35
1. Nombre de conducteurs au total dans le chemin de câbles ou le câble, y compris les conducteurs de réserve. Ce nombre doit être ajusté conformément à 310.15(B)(5) et (6). Ce nombre ne doit pas inclure les conducteurs raccordés à des composants électriques, mais ne pouvant pas être simultanément sous tension.


Tableau 1 : TABLEAU 310.15(B)(3)(a) Facteurs d'ajustement pour plus de trois conducteurs transportant du courant

† Reproduit avec l'autorisation de la NFPA 70®-2014, National Electrical Code®, Copyright © 2013, National Fire Protection Association, Quincy, Massachusetts, États-Unis Le document reproduit ici ne constitue pas la position complète et officielle de NFPA sur le sujet cité en référence, ladite position étant représentée par la norme dans son intégralité. 

[1] NFPA 70®, National Electrical Code® et NEC® sont des marques déposées de la National Fire Protection Association, Quincy, Massachusetts, États-Unis

Une réduction du courant admissible peut s'avérer nécessaire dans le cas d'une installation de plusieurs câbles monoconducteurs ou multiconducteurs (tension nominale entre 0 et 2 000 V) dans un espace insuffisant. Pour plus d'informations, voir le NEC 2014 Section 310.15 sur le courant admissible dans les conducteurs de tension nominale comprise entre 0 et 2 000 volts.

Le facteur de température ambiante est vital pour déterminer les valeurs de courant admissible car la vitesse de transfert de la chaleur hors d'un câble est plus faible à haute température. L'application d'un facteur de correction peut s'avérer nécessaire si la température ambiante diffère des recommandations (généralement 30° C or 40° C) des tables de courants admissibles contenues dans le NEC 2014 Article 310. La Table 310.15(B)(2)(A) sur les facteurs de correction de la température ambiante pour une température ambiante de 30° C (86° F) du NEC 2014 est l'une des tables fournissant ces facteurs d'ajustement. Prenons l'exemple d'un câble 10 AWG 3C 600 V installé dans un environnement dont la température ambiante est de 50° C. Conformément à l'article 310.15(B)(2)(A) du NEC 2014, la valeur de courant admissible du câble devrait être multipliée par un facteur de correction de 0,75 en partant du principe que la colonne 75° C de la table de courant admissible est utilisée. Le courant admissible ajusté serait de 26 ampères.

Exemple industriel

Les températures nominales et ambiantes jouent un rôle important dans la détermination des valeurs de courant admissible des centrales photovoltaïques. Les fils photovoltaïques servent à connecter les panneaux solaires entre eux dans des systèmes mis à la masse ou non. Les systèmes photovoltaïques, notamment les modules photovoltaïques et les circuits d'alimentation et de sortie photovoltaïques, peuvent produire des courants de sortie qui dépassent les courants de court-circuit nominaux pendant plus de trois heures. Du fait du courant élevé et des hautes températures, le courant admissible dans un fil photovoltaïque est calculé à 125 % de la somme des courants de court-circuit nominaux des modules branchés en parallèle.

La sélection des câbles et conducteurs appropriés dépend de nombreux facteurs. La sélection de produits non adaptés peut s'avérer coûteuse.

FAQ

1. Pourquoi les valeurs de courant admissible des cordons flexibles et des câbles d'alimentation portables sont-elles supérieures aux recommandations de la section 310 du NEC 2014 sur les conducteurs de câblage général ?

La section 400.8 du NEC 2014 n'autorise pas l'installation des cordons flexibles et des câbles d'alimentation portables dans les chemins de câbles, dans les installations masquées par des murs ou des planchers et dans les faux-plafonds. Ces câbles doivent être installés dans des applications offrant un espace suffisant et un accès à l'air libre. Dans ces conditions d'installation, la surchauffe pouvant résulter d'un enfermement dans un espace réduit n'est pas une grande préoccupation. C'est pourquoi ces câbles peuvent transporter plus de courant par calibre que les types de fils et câbles répertoriés dans la section 310 du NEC 2014 sur les conducteurs de câblage général, ces derniers étant généralement installés dans des applications offrant très peu d'espace pour les mouvements d'air. Les tables de courants admissibles des cordons et câbles flexibles sont disponibles dans la section 400.5 du NEC 2014 sur les courants admissibles des cordons et câbles flexibles.

2. Quelles sont les exigences en matière de courant admissible pour les conducteurs utilisés dans des applications de service continu à moteur unique ?

Conformément à la section 430.22 du NEC 2014 sur les moteurs uniques, le courant admissible dans les conducteurs ne doit pas être inférieur à 125 % du courant de pleine charge du moteur. Par exemple, pour un moteur dont le courant de pleine charge est de 120 ampères, la valeur de courant admissible doit être supérieure ou égale à 150 ampères (120†1,25).

3. J'ai besoin d'un câble dont la valeur de courant admissible est plus élevée. Je veux faire des économies de coûts et de poids en utilisant un câble de soudage, car les valeurs de courant admissible de ces câbles sont plus élevées. Quel câble de soudage dois-je choisir ?

Les valeurs de courant admissible d'un câble de soudage dépendent de plusieurs facteurs, parmi lesquels la longueur du circuit de soudage, la puissance nominale du générateur de courant de soudage et le facteur de marche du générateur. À moins de connaître et de pouvoir justifier de ces variables, il est déconseillé d'utiliser des câbles de soudage dans des applications hors soudage.




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