Wire Wisdom câbles de soudage

Qu'est-ce qu'un câble de soudage ?

L'article 630 Electric Welders (soudeuses électriques) de l'édition 2014 du National Electric Code© (NEC) définit le câble de soudage comme un câble conçu pour un usage dans les circuits secondaires des soudeuses électriques.1 De manière générale, un câble de soudage est composé d'un unique conducteur à faible diamètre dont le calibre peut varier entre 8 AWG et 500 kcmil et d'une couche isolante en EPDM ou néoprène thermodurci dont la température nominale de fonctionnement est de 90°C ou 105°C. Les câbles de soudage sont thermodurcis (et non thermoplastiques) afin de mieux résister aux projections de soudure. En général, la tension admissible d'un câble de soudage est de 600 volts, néanmoins il existe des câbles dont la tension admissible est de 100 volts. Les câbles de soudage sont réputés pour leur flexibilité et leur durabilité dans la mesure où ils doivent pouvoir résister aux mouvements répétés sur des surfaces rugueuses qui sont caractéristiques d'un grand nombre d'applications de soudage automatiques et manuelles.

Applications de soudage

Selon l'article 630 du NEC de 2014, les deux principaux types de soudage électrique sont le soudage par résistance et le soudage à l'arc. Dans les deux cas, l'électrode est alimentée par un câble de soudage.

Le soudage par résistance fait référence au processus de fusion de deux métaux qui se chevauchent à l'aide de chaleur générée par la résistance des matériaux. Les métaux sont placés entre deux électrodes (ou points de soudure) qui font circuler un courant puissant à basse tension d'un point à l'autre. La résistance des métaux à ce courant génère une chaleur qui fusionne les métaux entre eux.

Le soudage à l'arc fait référence à l'utilisation d'un générateur de courant de soudage afin de créer un arc électrique entre le matériau de base (ou pièce à souder) et l'électrode. L'arc électrique fait fondre l'électrode et le métal ainsi fondu crée la soudure. L'arc est protégé par un flux de gaz inerte (ex  : argon) appliqué entre l'électrode et la surface de soudage.

Câbles de soudage  : dimensions et courant admissible

Le courant admissible, aussi appelé intensité de courant admissible ou courant nominal, correspond à la quantité maximum de courant qu'un câble peut transporter en toute sécurité sans que la chaleur résultant des pertes et de la chaleur ambiante autour du câble ne lui fasse dépasser sa température nominale de fonctionnement. Le courant admissible des câbles de soudage prête souvent à confusion, car sa méthode de calcul diffère des autres types de câbles. Les courants admissibles des câbles de soudage peuvent dès lors sembler bien plus élevés que ceux de produits tels que les fils de bâtiment ou les câbles pour chemin de câble, mais ces courants admissibles se réfèrent uniquement aux applications de soudage. Une sélection correcte des dimensions d'un câble de soudage doit prendre en compte des facteurs comme la puissance de sortie de la soudeuse, le facteur de marche et la longueur du circuit.

La puissance nominale de sortie du générateur de courant de la soudeuse détermine la consommation de courant maximum du générateur lors de l'opération. Les dimensions du câble doivent lui permettre de supporter ce courant maximum.

Le facteur de marche est une mesure de capacité d'un générateur de courant de soudage. Il correspond au pourcentage de fonctionnement d'un générateur de courant pour un courant de sortie donné pendant 10 minutes sans dépasser sa limite thermique.2 Le facteur de marche augmente au fur et à mesure que le courant de sortie diminue jusqu'à atteindre 100 % pour un courant de sortie continu. Le facteur de marche nominal est indiqué sur la plaque signalétique du générateur de courant ou dans le manuel du fabricant.

Le circuit de soudage correspond au parcours complet de l'électricité lors d'une application de soudage. Il inclut généralement le générateur de courant de soudage, l'électrode, le câble de soudage et le câble de masse. Les longueurs totales des câbles de soudage et de masse sont incluses dans le calcul de la longueur du circuit. Les valeurs de courant admissible diminuent d'autant plus que la longueur augmente du fait de la plus grande résistance des câbles plus longs.

Le type d'équipement de soudage utilisé peut également influencer le facteur de marche. En effet, le facteur de marche évolue en fonction de l'utilisation prévue de la soudeuse (légère, moyenne, intensive), de l'utilisation d'une configuration monophasée ou triphasée et de la tension nominale. L'article 630 Soudeuses électriques Partie II Soudeuses à l'arc et Partie III Soudeuses par résistance du NEC de 2014 offre différentes exigences pour la spécification des facteurs de marche et du courant admissible.

Les fabricants de câbles et les manuels de soudage peuvent fournir des recommandations concernant le calibre des câbles en fonction des applications de soudage. Les utilisateurs choisissent la puissance nominale du générateur de courant de soudage, le facteur de marche et la longueur du circuit pour déterminer le calibre de câble adapté. Tableau 1 offre un exemple de tableau de dimensions des câbles de soudage.

Intensité de la soudeuse (ampères)
Droits 
Cycle (%)
Longueur 
jusqu'à 50 pi (AWG)
Longueur 
De 50 à 100 pi (AWG)
Longueur
De 100 à 150 pi (AWG)
Longueur
De 150 à 200 pi (AWG)
100 20 8 4 3 2
180 20 5 4 3 2
180 30 4 4 3 2
200 50 3 3 2 1
200 60 2 2 2 1
225 20 4 3 2 1
250 30 3 3 2 1
300 60 1/0 1/0 1/0 2/0
400 60 2/0 2/0 2/0 3/0
500 60 2/0 2/0 2/0 3/0
600 60 3/0 3/0 3/0 4/0
650 60 3/0 3/0 4/0 ---

Remarque : les dimensions des câbles cuivre combinent la longueur de l'électrode et du câble de masse.

Tableau 1 : tableau de dimension des câbles de soudage2

Recommandations relatives aux applications

La flexibilité et la durabilité des câbles de soudage les rendent intéressants pour des applications hors soudage. Néanmoins, la plupart des câbles de soudage ne sont pas répertoriés par un laboratoire de test reconnu par l'État (NRTL) tel qu'Underwriters Laboratories (UL), c'est-à-dire qu'ils ne répondent pas aux exigences NEC en matière de câblage fixe. Même les câbles de soudage répertoriés UL qui répondent à la norme UL 1276 Câbles de soudage ne peuvent pas être utilisés comme câbles fixes ou fils électriques flexibles d'usage générique à moins d'être spécifiquement répertoriés comme tels.3 Les autorités habilitées peuvent autoriser l'utilisation de câbles de soudage dans des applications où l'installation est jugée sûre, mais l'utilisation de câbles de soudage en tant que câblage fixe sans consulter les autorités habilitées peut être source de problèmes.

Alternativement, il est possible d'utiliser des câbles ferroviaires (DLO), des câbles miniers de type W ou tout autre câble de faible diamètre répertorié. Le Tableau 2 ci-dessous répertorie les valeurs types d'épaisseur d'isolation et le nombre de brins de ces types de câbles.

Calibre (AWG/kcmil) Câble de soudage (600 V) Type UL 1283 (8 à 2 AWG)5 Type UL 1284 (1 AWG à 500 kcmil)6 DLO (2 000 V) Type W (2 000 V)
Isolation
Épaisseur
(po)*
Nombre
de brins*
Épaisseur d'isolation
(po)
Nombre
de brins*
(plusieurs options)
Épaisseur d'isolation
(po)7
Nombre de brins* Isolation
Thickness (po)8
Nombre
de brins*
8 --- --- 60 --- 55
(85 gainé)
37 60 133
6 70 259 60 133/19/266 55
(85 gainé)
61 60 133
4 70 413 60 133/19/420 55
(85 gainé)
105 60 259
2 70 651 60 133/19/665 55
(100 gainé)
147 60 259
1 70 840 80 259/133/833 65
(110 gainé)
224 80 259
1/0 90 1050 80 259/1064 65
(110 gainé)
266 80 259
2/0 90 1323 80 259/1330 65
(110 gainé)
323 80 259
3/0 11 1666 80 1330/259/1672 65
(110 gainé)
418 80 259
4/0 11 2107 80 551/259/2109 65
(130 gainé)
532 80 259
250 (DLO :262,6) 125 2450 95 2451 75
(140 gainé)
646 95 427
300 (DLO :313,3) 125 --- 95 3458 75
(140 gainé)
777 95 427
350 (DLO :373,3) 125 2350 95 --- 75
(140 gainé)
925 95 427
400 125 --- 95 --- --- --- 95 427
450 (DLO :444,4) 125 --- 95 --- 75
(140 gainé)
1110 95 427
500 (DLO :535,2) 125 5054 >0 095 --- 75
(140 gainé)
1332 95 427
**Construction commune, variable en fonction du fabricant

Tableau 2 : épaisseur d'isolation et nombre de brins des câbles flexibles communs

Les câbles DLO sont des câbles monoconducteurs 2 kV répertoriés UL RHH/RHW à toron souple et à gaine en CPE extrudée sur la couche d'isolation. Ils sont couramment employés dans les installations ou les applications exigeant de la flexibilité. Les câbles DLO conviennent pour une utilisation sur les surfaces et dans les conduits, les canalisations, les passages et les chemins de câbles, qu'ils soient secs ou humides.

Les câbles miniers de type W sont employés dans des applications minières industrielles et d'intensités légères à moyennes, dans des applications de service intensif et en tant que câbles d'alimentation temporaires conformément à l'article 400 du NEC sur les fils et câbles flexibles. La norme de câble minier la plus utilisée est la norme ICEA S-75-381.8 Les câbles de type W peuvent également être répertoriés sous la norme UL 1650.4 Leur tension nominale est de 2 000 V et ils sont disponibles en configurations gainées monoconducteur ou multiconducteur.

Les câbles UL AWM types 1283 et 1284 sont des fils monoconducteurs thermoplastiques qui sont également répertoriés MTW, TEW et THHW. Ils conviennent aux applications flexibles de 600 V maximum. Ces fils sont communément employés dans les armoires de contrôle et dans le câblage intérieur des applications et machines-outils où les espaces réduits requièrent une grande flexibilité et une bonne durabilité.

Références

1. NFPA 70 2014, National Electrical Code 2013, National Fire Protection Association,
Quincy, Massachusetts, États-Unis

2. The Procedure Handbook of Arc Welding. 12e éd. Cleveland : The Lincoln Electric Company, 1973. Imprimé.

3. Subject 1276 Outline of Investigation for Welding Cable. Underwriters
Laboratories. 2005.

4. Subject 1650 Outline of Investigation for Portable Power Cable. Underwriters
Laboratories. 2008.

5. Appliance Wiring Material Style 1283. UL iQ. Underwriter Laboratories, 04 nov 2004. En ligne. 2 avr. 2014.

6. « Type de matériaux de câblage d'appareils 1284. » UL iQ. Underwriter Laboratories, 04 novembre 2004. Web. 2 avril 2014.

7. « Fils et câbles à isolation termodurcie UL 44. » Underwriters Laboratories. 2010.

8. ANSI/NEMA WC 58 ICEA S-75-381. Portable and Power Feeder Cables For Use in Mines and Similar Applications. Rosslyn, Virginia : 2008.




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