TEMPERATURE MAXIMALE TOLEREE PAR LES ISOLANTS La

TEMPERATURE MAXIMALE TOLEREE PAR LES ISOLANTS
La température maximale sur l’âme des conducteurs est liée à la nature de l’isolation (Isolant en contact
direct avec l’âme des conducteurs)
a)
b)
1
En régime permanent (régime dit isotherme t = ∞ )
En régime de court-circuit (Régime adiabatique t ≤ 5s)
Régime permanent (Régime isotherme)
Les valeurs des courants admissibles sont déterminées de telle manière que l’échauffement des conducteurs
produit par l’effet Joule ne portent pas les isolations à une température supérieure à celle considérée
comme n’apportant aucun vieillissement appréciable à ces isolations. Autrement dit, cette température est
celle que peuvent supporter indéfiniment les isolations sans compromettre leurs qualités.
Les valeurs de ces températures sont en pratique les suivantes :
60 0C pour le caoutchouc à 60°C,
85 0C pour le caoutchouc à 85°C,
70 0C pour le polychlorure de vinyle (PCV)
90 0C le polyéthylène réticulé (PRC) et l’éthylène propylène (EPR),
150 0C pour le caoutchouc silicone.
•
•
•
•
•
En partant d’une température ambiante de 30°C, théoriquement, il est possible de déterminer par calcul
les valeurs de courants admissibles en tenant compte des caractéristiques thermiques des différents
éléments constituants des conducteurs et des câbles électriques. Mais de tels calculs sont longs et
compliqués. Pour ceux qui seraient intéressé par des tels calculs, je les invite à consulter la norme CEI
287.
En pratique, l’expérience a montré que la valeur du courant admissible peut s’exprimer par la formule
empirique suivante :
I z = k × S α (1)
•
•
•
S
étant la section des conducteurs en mm²,
k
étant un coefficient dont la valeur dépend du type de canalisation, du nombre des
conducteurs et de leur nature. Voir tableaux A5 et A6 du guide UTE C 15-500 (édition de juillet
2003)
α
Un exposant dont la valeur était fixée jusqu’à présent à 0,60 (norme NFC 15-100 de 1977
couverture grenat) cette valeur de 0,60 a été jugée un peu faible et pénalisait les fortes
sections ; C’est pourquoi il a été admis de porter la valeur de cet exposant à 0,625 et depuis la
norme de 1981, cette valeur a été individualisée. Voir à ce sujet les tableaux A5 et A6 du guide
pratique UTE C 15-500 (édition de juillet 2003)
Le coefficient k peut être considéré comme le produit de plusieurs coefficients,
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•
un coefficient f1 qui dépend du type de canalisation et du mode de pose (câble multiconducteur,
conducteurs isolés sous conduit, pose dans des goulottes, des caniveaux...)
un deuxième coefficient f2 lorsque la température ambiante est supérieure à 30°C (inférieur à 1) ou
lorsque la température ambiante se maintient toujours à une valeur inférieure à 30°C (supérieur à
1)
Un troisième coefficient f3 de réduction en fonction du nombre de conducteurs lorsque ce nombre
est supérieur à 4 (groupement de câbles).
Jean-Marie BEAUSSY
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Un quatrième coefficient f4 de réduction en fonction de la pose symétrique ou non.
…/…
k = k × f1 × f 2 × f3 × f 4 × ... × f n (2)
Les valeurs de k indiquées sont valables pour des conducteurs en cuivre. Pour des conducteurs en
aluminium, un coefficient de réduction égal à 0,78 doit être appliqué.
Les valeurs correspondant aux câbles enterrés n’ont qu’un caractère indicatif ; en effet, les conditions de
dissipation de la chaleur dans la terre ne sont pas semblables à celles dans l’air libre : en particulier
l’exposant α de la relation (1) entre le courant admissible et la section des conducteurs est inférieure à
0,60, de l’ordre de 0,56. Voir le tableau A6 du guide pratique UTE C 15-500 (page 35 de l’édition de juillet
2003)
2
Régime de court-circuit (Régime adiabatique)
Nous sommes ici dans un cas particulier du fonctionnement de la canalisation. Il s’agit dans un régime dit
adiabatique. Le phénomène est tellement rapide que l’on considère qu’il n’y a pas de dissipation de chaleur
dans le milieu ambiant. Toute l’énergie reste concentrée dans le conducteur. Au début du court-circuit, le
conducteur est considéré à une température initiale ( θi = à la température en régime permanent. Voir
chapitre précédent). A la fin du court-circuit (temps nécessaire pour que la protection élimine le défaut
généralement inférieur à 5s) le conducteur ne doit pas être porté à une température finale θ f définie ci-
( )
dessous. C’est la condition « sine qua non » pour assurer la pérennité de la canalisation. En fait, il s’agit de
s’assurer que l’isolant de la canalisation ne va pas se détruire. La contrainte thermique maximale (CT max) ne
doit pas être dépassée. Pour ce faire, il est nécessaire de vérifier l’équation suivante est toujours quelque
soit le type défaut concerné (triphasé, monophasé, double défaut, etc.) :
I 2 × t = k 2 × S 2 (3)
En ce qui concerne la valeur du coefficient « k » Deux cas sont à considérer
2.1
Les conducteurs sont inclus dans la canalisation
Nature de l’isolant
PVC à 70°C S ≤ 300mm²
PVC à 70°C S > 300mm²
PRC ou EPR à 90°C
Caoutchouc à 60°C
Caoutchouc à 85°C
θi / θ f
70/160
70/140
90/250
60/200
85/220
Jean-Marie BEAUSSY
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k = Densité de courant (δ A/mm²)
Cuivre t = 1s
Aluminium t = 1s
norme
calculé
norme
calculé
115
114,83
76
76.08
103
102,65
68
68,03
143
142,87
94
94,55
141
140,73
92
93,22
134
133,97
89
88,69
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2.2
Les conducteurs sont séparés de la canalisation
Nature de l’isolant
PVC à 70°C S ≤ 300mm²
PVC à 70°C S > 300mm²
PRC ou EPR à 90°C
Caoutchouc à 60°C
Caoutchouc à 85°C
Nus absence de risque BE2 ou BE3
Nus avec risque BE2 ou BE3
θi / θ f
30/160
30/140
30/250
30/200
30/220
30/200
30/150
k = Densité de courant (δ A/mm²)
Cuivre t = 1s
Aluminium t = 1s
norme
calculé
norme
calculé
143
142,68
95
94,6
133
133,07
88
88,26
176
175,56
116
116,3
159
158,98
105
105,37
166
166,04
110
110,02
159
158,98
105
105,37
138
138,02
91
91,53
Je ne voudrais pas être trop long sur ce sujet, j’ attends si nécessaire vos questions.
Jean-Marie BEAUSSY
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