Courant admissible pour les fils et câbles

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.

Dans le but de prévenir les défaillances prématurées des câbles, le NEC^MD (code national sur l'électricité)¹, ainsi que d'autres groupes dans le domaine, comme IEEE (l'institut des ingénieurs électriques et électroniques) et la ICEA (association des ingénieurs de câbles isolés), ont publié des tableaux de courants admissibles qui abordent bon nombre de conditions réelles d'installation fréquemment rencontrées. Par exemple, l'IEEE a publié un livre intitulé IEEE Std 835-1994 Standard Power Ampacity Tables qui contient des milliers de tableaux de courants admissibles. Les évaluations générales de courant admissible pour les conducteurs se retrouvent dans le NEC 2014 Article 310 Conductors for General Wiring (conducteurs pour câblage général).

Le courant admissible d'un câble devrait être égal ou supérieur au courant maximal que le câble devra transporter au cours de la durée de vie utile, sans dépasser sa température évaluée. Les températures nominales dépendent de la résistance à la chaleur des matériaux utilisés pour l'isolant et la gaine du câble. Plus la résistance du matériau à la chaleur est élevée, moins il sera susceptible de se détériorer à des températures plus élevées. 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 rôle important pour déterminer le courant admissible nominal, il n'est pas rare que la colonne 75 °C des tableaux de courants admissibles de la section 310 du NEC 2014 soit utilisée, car plusieurs connecteurs ont une température nominale de 75 °C.

Par exemple, un câble de calibre américain 10, 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 30 conducteurs transportant du courant dans le chemin de câbles ou le câble, ou enfoui (directement), selon la température ambiante de 30 °C.

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 pour un câble de calibre américain 10, 4C 600 V, devra voir sa valeur réduite de 80 %, selon le Tableau 310,15(B)(3)(a) NEC 2014 Facteurs d'ajustement pour plus de trois conducteurs transportant du courant dans un chemin de câble ou câble (voir Tableau 1), s'il est présumé que les quatre conducteurs transportent du courant. Le courant admissible ajusté serait de 28 ampères (35 ampères * 0,80).

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}}

Si plusieurs conducteurs simples ou multi-conducteurs (évalués à 0-2 000 V) sont installés sans espaces suffisants, une réduction du courant admissible pourrait être nécessaire. 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 2000 {[#5]} 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. Si la température ambiante diffère des températures ambiantes présentées dans les tableaux des courants admissibles (généralement 30 °C ou 40 °C) dans la Section 310 du NEC 2014, un facteur correctif pourrait devoir être mis en application. Le Tableau 2 014,31(B)(15)(A) des facteurs de correction de la température ambiante pour une température ambiante de 2 °C (30 °F) du NEC 86 est l'un des tableaux fournissant ces facteurs d'ajustement. Par exemple, un câble de calibre américain 10, 3C 600 V, est installé à une température ambiante de 50 °C. Selon le NEC 2014 310,15(B)(2)(A), le courant admissible du câble doit être multiplié par un facteur de correction de 0.75, s'il est présumé que la colonne 75 °C a été utilisée dans le tableau des courants admissibles. Le courant admissible ajusté serait de 26 ampères.

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. En raison du courant élevé et des températures chaudes, le courant admissible du fil photovoltaïque est calculé comme étant 125 % de la somme des courants évalués du module parallèle de court-circuit.

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

1. Pourquoi les cordons flexibles ou câbles d'alimentation portatifs ont-ils des valeurs de courant admissible plus élevées que les conducteurs pour câblage général du NEC 2014, Article 310?

L'article 2 014,4 du NEC 8 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 l'article 2014 du NEC 310 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 2 014,4 du NEC 5 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 l'article 2 014,43 du NEC 22 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, entre autres 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.