Conducteurs, câbles et chemins de câbles

Conducteurs, câbles et chemins de câbles

Introduction au chapitre

Ce chapitre couvre l'un des domaines les plus testés à l'examen du Sceau rouge pour les électriciens industriels : la sélection, l'installation et la protection des conducteurs, des câbles et des chemins de câbles. Vous devez maîtriser les règles du Code canadien de l'électricité (CCÉ) , particulièrement les chapitres 4 (conducteurs), 6 (câbles) et 12 (chemins de câbles). L'examen évalue votre capacité à appliquer ces règles dans des contextes industriels réels : températures ambiantes élevées, regroupement de conducteurs, chutes de tension, et choix des méthodes d'installation.

Conducteurs : types, désignations et applications

Classification des conducteurs

Les conducteurs sont classés selon leur matériau, leur isolation et leur température nominale. Le cuivre et l'aluminium sont les deux matériaux utilisés en industrie.

Règle 4-000 : Le CCÉ exige que les conducteurs soient en cuivre ou en aluminium, sauf indication contraire. En industrie, l'aluminium est courant pour les gros calibres (alimentation de moteurs, barres d'appareillage) en raison de son coût réduit, mais il nécessite des connecteurs spécifiques (anti-oxydation).

Désignation des conducteurs (types d'isolation)

Les conducteurs sont identifiés par un code de lettres. Vous devez connaître les types suivants pour l'examen :

Piège d'examen : Le type THHN est évalué à 90 °C à sec mais à 75 °C en milieu humide. Si vous calculez la capacité de courant pour un conduit extérieur, vous devez utiliser 75 °C, même si le conducteur est marqué 90 °C.

Température nominale et ampacité

L'ampacité (capacité de courant) d'un conducteur dépend de :

Règle 4-004 : La température de fonctionnement de l'isolation ne doit pas dépasser sa valeur nominale. Les tableaux du CCÉ (D1 à D5) fournissent les ampacités de base.

Facteur de correction de température : Pour chaque écart de température ambiante par rapport à la référence (30 °C pour la plupart des tableaux), appliquez un facteur de correction. Par exemple, pour un conducteur RW90 à 40 °C ambiant, le facteur est de 0,91 (tableau 5A du CCÉ).

Formule de calcul :

Ampacité corrigée = Ampacité de base × Facteur de température × Facteur de regroupement

Exemple : Trois conducteurs RW90 #2 AWG cuivre dans un conduit à 45 °C ambiant.

Chute de tension

Principes et exigences

La chute de tension est la réduction de tension entre la source et la charge, causée par la résistance et la réactance des conducteurs. Elle affecte le fonctionnement des moteurs, des éclairages et des équipements électroniques.

Règle 8-200 : La chute de tension entre le point de raccordement et le point d'utilisation ne doit pas dépasser :

Formules de calcul :

Pour un circuit monophasé :

ΔV = (2 × L × I × R) / 1000

Pour un circuit triphasé :

ΔV = (√3 × L × I × R) / 1000

Où :

Pourcentage de chute de tension :

%ΔV = (ΔV / V_nominal) × 100

Exemple : Moteur triphasé de 50 A à 208 V, alimenté par un câble #6 AWG cuivre (R = 0,51 Ω/km) sur 60 m.

ΔV = (√3 × 60 × 50 × 0,51) / 1000 = 2,65 V

%ΔV = (2,65 / 208) × 100 = 1,27 % — acceptable (≤ 3 %)

Astuce d'examen : Pour les longs parcours (> 100 m), vérifiez toujours la chute de tension AVANT de valider le calibre. Le tableau D3 du CCÉ donne les longueurs maximales pour divers calibres et courants.

Câbles industriels

Câbles armés et gainés

Les câbles industriels sont des assemblages de conducteurs isolés avec une gaine protectrice et parfois une armure. Les types suivants sont essentiels :

Règle 12-600 : Les câbles TECK90 et ACWU peuvent être installés :

Câbles à moyenne tension (5 kV à 46 kV)

En industrie, les câbles moyenne tension (MT) alimentent les gros moteurs, les transformateurs et les réseaux de distribution internes. Les types courants sont :

Règle 12-012 : Les câbles MT doivent être installés dans des chemins de câbles ou des conduits dédiés, avec des séparations adéquates des circuits de commande (voir règle 12-2200 pour les distances minimales).

Terminaisons de câbles MT : Les terminaisons doivent être réalisées avec des accessoires approuvés (cônes de terminaison, manchons) pour contrôler le champ électrique. Un dénudage incorrect ou un espacement inadéquat du blindage cause des décharges partielles et des pannes.

Câbles de commande et d'instrumentation

Les câbles de commande (18 AWG à 10 AWG) et d'instrumentation (thermocouples, RTD, signaux 4-20 mA) ont des exigences particulières :

Règle 12-2200 : Distance minimale de 300 mm entre les câbles de commande/instrumentation et les câbles de puissance dans les chemins de câbles, sauf si une séparation physique (cloison) est installée.

Chemins de câbles

Types et définitions

Les chemins de câbles (ou câbloducs) sont des supports continus pour les câbles. Les principaux types sont :

Règle 12-2300 : Les chemins de câbles doivent être supportés à des intervalles maximaux de 1,5 m pour les échelles et 1,2 m pour les chemins à fond plein, sauf spécification du fabricant.

Remplissage des chemins de câbles

Le remplissage est le pourcentage de la section transversale du chemin de câbles occupé par les câbles. Les limites sont :

Règle 12-2302 : Le remplissage ne doit pas dépasser 50 % pour les échelles à câbles. Pour les chemins à fond plein, la limite est de 40 %. Ces limites assurent une dissipation thermique adéquate.

Calcul de remplissage :

Surface occupée par les câbles = Σ (π × d² / 4) pour chaque câble

Pourcentage de remplissage = (Surface occupée / Surface du chemin) × 100

Exemple : Chemin de câbles à fond plein de 300 mm × 100 mm (surface = 30 000 mm²). Câbles : 5 × TECK90 3C #4 AWG (diamètre extérieur 28 mm).

Surface par câble = π × 28² / 4 = 615,8 mm²

Surface totale = 5 × 615,8 = 3 079 mm²

Remplissage = (3 079 / 30 000) × 100 = 10,3 % — acceptable

Installation et supportage

Règle 12-2310 : Les câbles dans les chemins de câbles doivent être :

Rayon de courbure : Le rayon de courbure minimal pour les câbles TECK90 est de 7 × le diamètre extérieur (règle 12-610). Pour les câbles MT, le rayon peut atteindre 12 × le diamètre.

Piège d'examen : Les câbles dans les chemins de câbles ne doivent pas être tordus ou croisés. Chaque câble doit être installé en parallèle avec les autres, sans entrecroisement.

Conduits et tubes

Types de conduits

Règle 12-1000 : Le choix du conduit dépend de l'environnement (humide, corrosif, risque de choc mécanique) et de la méthode d'installation.

Remplissage des conduits

Le remplissage des conduits est limité pour permettre l'installation et la dissipation thermique. Les limites sont :

Règle 12-1014 : Le tableau 12-1014 du CCÉ fournit les dimensions des conduits en fonction du nombre et du calibre des conducteurs. Vous devez être capable de déterminer la taille minimale d'un conduit.

Méthode de calcul :

Exemple : 4 conducteurs RW90 #2 AWG (surface par conducteur = 92,3 mm²) dans un conduit CMR.

Surface totale = 4 × 92,3 = 369,2 mm²

Surface requise = 369,2 / 0,40 = 923 mm²

Conduit CMR de 27 mm (surface intérieure = 1 013 mm²) — acceptable

Longueur maximale et tirage

Règle 12-1010 : La longueur maximale d'un conduit entre deux boîtes de tirage est de 30 m, sauf si des boîtes de tirage intermédiaires sont installées. Chaque coude de 90° réduit la longueur maximale de 6 m.

Calcul : Longueur équivalente = Longueur réelle + (Nombre de coudes × 6 m)

La longueur équivalente ne doit pas dépasser 30 m.

Exemple : Conduit de 20 m avec 2 coudes de 90°.

Longueur équivalente = 20 + (2 × 6) = 32 m — dépasse 30 m, il faut ajouter une boîte de tirage.

Règles de regroupement et de déclassement

Facteur de regroupement

Lorsque plus de 3 conducteurs porteurs de courant sont installés dans le même conduit ou chemin de câbles, l'ampacité doit être réduite. Les facteurs sont :

Règle 4-008 : Ces facteurs s'appliquent aux conducteurs porteurs de courant. Les conducteurs de mise à la terre et de liaison ne sont pas comptés.

Piège d'examen : Dans un circuit triphasé avec neutre, le neutre est considéré comme porteur de courant si la charge est déséquilibrée ou si les charges sont non linéaires (harmoniques). Pour les charges triphasées équilibrées (moteurs), le neutre n'est pas compté.

Conducteurs neutres et harmoniques

Règle 4-024 : Le neutre doit être dimensionné pour le courant de déséquilibre maximal. Pour les charges non linéaires (variateurs de vitesse, alimentations à découpage), le neutre peut porter un courant supérieur au courant de phase en raison des harmoniques de rang 3.

Exigence : Pour les circuits avec charges non linéaires > 50 % du courant de phase, le neutre doit être au moins du même calibre que les conducteurs de phase.

Mise à la terre et liaison

Conducteurs de mise à la terre

Règle 10-200 : Le conducteur de mise à la terre (CMT) doit être :

Mise à la terre des chemins de câbles

Règle 10-402 : Les sections de chemins de câbles métalliques doivent être reliées entre elles et mises à la terre. La continuité doit être assurée par des liaisons (bonding) aux joints et aux raccords.

Exigence : Chaque section de chemin de câbles doit être reliée au conducteur de mise à la terre à intervalles maximaux de 30 m.

Pièges à éviter

Résumé

Formules clés à mémoriser :

Questions d'auto-évaluation

Ce chapitre vous prépare aux questions du Sceau rouge sur les conducteurs, câbles et chemins de câbles. Révisez les tableaux du CCÉ (D1, D3, 5A, 6A, 16) et pratiquez les calculs jusqu'à ce qu'ils deviennent automatiques. Bonne préparation !