Conducteurs, câbles et canalisations

Conducteurs, câbles et canalisations

Introduction

Ce chapitre couvre l'un des domaines les plus testés à l'examen Sceau rouge pour électricien(ne) de construction : les conducteurs, les câbles et les canalisations. Vous devez maîtriser les types de conducteurs, leurs ampacités, les températures de service, les facteurs de correction, ainsi que les règles d'installation des canalisations (conduits, goulottes, chemins de câbles). Les questions portent autant sur la théorie que sur les calculs pratiques. Une erreur de calcul d'ampacité ou un mauvais choix de type de câble peut vous coûter des points précieux.

Définitions fondamentales

Conducteur

Un conducteur est un fil ou un ensemble de fils destiné à transporter le courant électrique. Au Canada, les conducteurs sont fabriqués en cuivre ou en aluminium, conformément aux normes CSA C22.2 (série de normes pour les conducteurs). Le cuivre est le matériau le plus courant en raison de sa conductivité élevée et de sa résistance à la corrosion. L'aluminium est utilisé pour les gros calibres afin de réduire le poids et le coût, mais il nécessite des précautions particulières au niveau des connexions (pâte antioxydante, couples de serrage spécifiques).

Câble

Un câble est un assemblage de conducteurs isolés, avec ou sans gaine de protection. Les câbles sont classés selon leur type (NMD90, NMWU, TECK90, ACWU, etc.) et leur usage prévu. La gaine extérieure protège les conducteurs contre les dommages mécaniques, l'humidité et les agents chimiques.

Canalisation

Une canalisation est un système fermé ou semi-fermé qui contient et protège les conducteurs. Les canalisations comprennent les conduits (EMT, PVC, rigide en acier, etc.), les goulottes, les chemins de câbles et les planchers cellulaires. Le choix de la canalisation dépend de l'environnement d'installation (intérieur, extérieur, humide, corrosif, risque de dommages mécaniques).

Types de conducteurs et de câbles

Conducteurs nus et isolés

Les conducteurs nus sont utilisés pour la mise à la terre et les liaisons équipotentielles. Les conducteurs isolés sont recouverts d'une ou plusieurs couches d'isolant thermoplastique ou thermodurcissable. Les isolants courants sont :

Câbles monoconducteurs et multiconducteurs

Les câbles monoconducteurs (un seul conducteur isolé) sont utilisés dans les conduits. Les câbles multiconducteurs (plusieurs conducteurs sous une même gaine) sont utilisés pour les installations résidentielles, commerciales et industrielles.

Câbles armés et non armés

Les câbles armés (TECK90, ACWU) possèdent une armure métallique qui protège les conducteurs contre les dommages mécaniques. Les câbles non armés (NMD90, NMWU) sont utilisés dans les endroits où le risque de dommages est faible.

Tableau comparatif des câbles courants

Ampacité des conducteurs

Définition

L'ampacité est le courant maximal qu'un conducteur peut transporter en continu sans dépasser sa température de service maximale. L'ampacité dépend de :

Températures de service

Les températures de service maximales des isolants sont normalisées :

Important : L'ampacité d'un conducteur est déterminée par la température de service de son isolant, mais les connexions aux bornes des appareils sont souvent limitées à 75 °C. Si la borne est marquée 75 °C, vous devez utiliser l'ampacité à 75 °C, même si l'isolant est évalué à 90 °C.

Tableau des ampacités (extrait du Code canadien de l'électricité, Chapitre V, tableau 2)

Le tableau 2 du Code donne les ampacités pour les conducteurs en cuivre et en aluminium, à 75 °C, pour différentes méthodes d'installation. Voici un extrait pour les conducteurs en cuivre :

Note : Ces valeurs sont pour des conducteurs dans un conduit, avec une température ambiante de 30 °C. Pour d'autres températures, appliquez les facteurs de correction du tableau 5A.

Facteurs de correction

Température ambiante

Si la température ambiante dépasse 30 °C, l'ampacité doit être réduite. Utilisez le tableau 5A du Code. Par exemple, pour une température ambiante de 40 °C, le facteur de correction est de 0,88 pour un isolant à 75 °C, et de 0,91 pour un isolant à 90 °C.

Calcul : Ampacité corrigée = Ampacité de base × Facteur de température.

Groupement de conducteurs

Lorsque plus de trois conducteurs porteurs de courant sont dans un même conduit, l'ampacité doit être réduite. Utilisez le tableau 5C du Code. Par exemple :

Important : Le conducteur neutre est compté comme conducteur porteur de courant s'il transporte un courant déséquilibré (par exemple, dans un circuit triphasé avec neutre partagé). Dans un circuit monophasé 120/240 V, le neutre est considéré comme porteur de courant.

Calcul d'ampacité : exemple complet

Problème : Vous devez installer 6 conducteurs en cuivre, calibre 4 AWG, isolés THHN (90 °C), dans un conduit EMT, dans un local où la température ambiante est de 40 °C. Quel est le courant maximal admissible ?

Solution :

Réponse : L'ampacité maximale est de 69 A (arrondi à l'inférieur).

Piège : N'oubliez pas que si les bornes des appareils sont évaluées à 75 °C, vous devez utiliser l'ampacité à 75 °C comme base. Dans notre exemple, l'ampacité à 75 °C pour 4 AWG est de 85 A. Corrigée : 85 × 0,88 × 0,80 = 59,84 A. L'ampacité réelle serait donc de 59 A.

Chute de tension

Principe

La chute de tension est la diminution de tension entre la source et la charge, causée par la résistance du conducteur. Une chute de tension excessive peut entraîner un mauvais fonctionnement des équipements. Le Code canadien de l'électricité recommande une chute de tension maximale de 3 % pour les circuits d'éclairage et de chauffage, et de 5 % pour les circuits de force motrice (règle 8-200, note).

Formule de calcul

Pour un circuit monophasé :

Chute de tension (V) = 2 × L × I × R / 1000

Où :

Pour un circuit triphasé :

Chute de tension (V) = √3 × L × I × R / 1000

Résistances typiques (cuivre, à 75 °C)

Exemple de calcul de chute de tension

Problème : Un circuit monophasé 120 V alimente une charge de 15 A à une distance de 50 m. Vous utilisez des conducteurs en cuivre 10 AWG. Quelle est la chute de tension en volts et en pourcentage ?

Solution :

Réponse : La chute de tension est de 5 %, ce qui dépasse la recommandation de 3 % pour l'éclairage. Il faudrait augmenter le calibre à 8 AWG ou réduire la distance.

Canalisations : conduits, goulottes et chemins de câbles

Types de conduits

Remplissage des conduits

Le nombre maximal de conducteurs dans un conduit est limité pour éviter la surchauffe et faciliter le tirage. Le Code (règle 12-1014) spécifie des pourcentages de remplissage :

Calcul : La section totale des conducteurs (y compris l'isolant) ne doit pas dépasser le pourcentage autorisé de la section intérieure du conduit.

Tableau des dimensions des conduits (extrait)

Chemins de câbles

Les chemins de câbles (ou échelles à câbles) sont des supports ouverts utilisés pour supporter les câbles dans les installations industrielles et commerciales. Ils permettent une dissipation de chaleur plus efficace que les conduits fermés. Les règles d'installation sont données à la règle 12-2200 et suivantes.

Avantages :

Inconvénients :

Règles d'installation des conducteurs

Règle 12-100 : portée

La règle 12-100 établit les exigences générales pour l'installation des conducteurs et des canalisations. Les conducteurs doivent être installés dans des canalisations ou des câbles, sauf exceptions prévues (mise à la terre, conducteurs nus, etc.).

Règle 12-108 : continuité des canalisations

Les canalisations doivent être continues entre les boîtes, les appareils ou les tableaux. Les joints doivent être mécaniquement solides et électriquement continus.

Règle 12-110 : supports des canalisations

Les canalisations doivent être supportées à des intervalles réguliers pour éviter toute contrainte mécanique. Les distances maximales entre les supports sont spécifiées au tableau 12-110 :

Règle 12-140 : identification des conducteurs

Les conducteurs doivent être identifiés par leur couleur ou par des marquages. Le conducteur de mise à la terre doit être vert ou vert avec une bande jaune. Le conducteur neutre doit être blanc ou gris. Les conducteurs de phase peuvent être noirs, rouges, bleus, etc., selon le système.

Règle 12-3000 : câbles

Les câbles doivent être installés conformément aux règles spécifiques à leur type. Par exemple, les câbles NMD90 doivent être supportés à des intervalles maximaux de 1,4 m (règle 12-510). Les câbles TECK90 peuvent être installés dans des endroits humides ou exposés aux dommages mécaniques (règle 12-604).

Calculs de section minimale des conducteurs

Méthode générale

La section minimale d'un conducteur est déterminée par :

Exemple complet

Problème : Un moteur triphasé de 10 HP, 208 V, a un courant à pleine charge de 30 A. Le circuit mesure 40 m. Les conducteurs sont en cuivre, isolés THHN, dans un conduit EMT, avec une température ambiante de 35 °C. Déterminez le calibre minimal des conducteurs.

Solution :

Réponse : Utilisez des conducteurs 8 AWG cuivre, THHN.

Pièges à éviter

Résumé

Pièges à éviter (rappel)

Conseils pour l'examen

Ce chapitre vous donne les bases solides pour aborder les questions sur les conducteurs, les câbles et les canalisations à l'examen Sceau rouge. Révisez les tableaux du Code, pratiquez les calculs et restez méthodique dans vos réponses.