Comprendre les matériaux utilisés pour les câbles

Un câble est bien plus qu'un simple fil. C'est un assemblage complexe et multicouche conçu pour conduire l'électricité de manière sûre et fiable sur de longues distances, et ce, quelles que soient les contraintes environnementales et mécaniques. La combinaison spécifique des matériaux utilisés pour sa fabrication détermine sa tension nominale, sa capacité de transport de courant, sa flexibilité, sa durabilité et ses applications. Cet article explore les principaux composants des câbles électriques modernes.

Le noyau conducteur : cuivre ou aluminium ?

Au cœur de chaque câble se trouve le conducteur, chargé de transporter le courant électrique.

• Cuivre: Référence en matière de conductivité, ce matériau offre une excellente conductivité électrique et thermique, une bonne ductilité (flexibilité) et une haute résistance à la traction. Son efficacité supérieure en fait le choix privilégié pour la plupart des câblages de bâtiments, d'alimentation industrielle et de données, malgré son coût et son poids plus élevés.

• Aluminium: Une alternative légère et économique. Bien que sa conductivité ne représente qu'environ 61 % de celle du cuivre à section égale, son poids est environ trois fois inférieur. Elle est largement utilisée dans les lignes de transport d'énergie (aériennes et souterraines) et les câbles d'alimentation de forte section, où ses avantages en termes de poids et de coût compensent largement la nécessité d'un diamètre plus important pour obtenir une capacité de courant similaire. Il convient d'apporter un soin particulier aux connexions de terminaison afin de prévenir l'oxydation et la corrosion galvanique.

La barrière essentielle : les matériaux d’isolation

L'isolant qui entoure le conducteur constitue la principale couche de sécurité, empêchant les fuites de courant et les courts-circuits.

• PVC (polychlorure de vinyle) : Isolant polyvalent, économique et ignifuge (sous certaines conditions), couramment utilisé dans les câbles électriques du bâtiment, les cordons d'alimentation et les câbles de commande basse tension. Sa stabilité peut être réduite à très haute température.

• XLPE (polyéthylène réticulé) : Matériau de prédilection pour la distribution d'énergie moyenne et haute tension, le polyéthylène réticulé (XLPE) présente une stabilité thermique supérieure (jusqu'à 90 °C), une excellente rigidité diélectrique et une résistance accrue à la fissuration sous contrainte environnementale, comparativement au polyéthylène standard.

• EPR (caoutchouc éthylène-propylène) : Reconnu pour sa flexibilité, son excellente résistance thermique et à l'humidité, ainsi que pour sa bonne tenue aux flexions répétées, il est fréquemment utilisé dans les câbles miniers, les cordons d'alimentation portables et comme alternative au XLPE dans certaines applications moyenne tension.

• MI (Isolation minérale) : Ce câble spécial utilise de la poudre d'oxyde de magnésium compactée comme isolant, le tout étant gainé de cuivre sans soudure. Incombustible, il résiste à des températures extrêmes (jusqu'à 1 000 °C) et offre une durabilité exceptionnelle. Il est utilisé pour les circuits critiques des systèmes d'alarme incendie, d'éclairage de secours et dans les environnements à forte chaleur.

Contrôle des interférences : blindage et écrantage

Tous les câbles ne sont pas blindés, mais le blindage est essentiel pour de nombreuses applications.

• Fonction: Pour contenir les champs électromagnétiques à l'intérieur du câble (empêchant les interférences avec d'autres appareils) et/ou pour protéger le signal des interférences électromagnétiques externes (EMI).

• Matériels: Le plus souvent, il s'agit d'une tresse ou d'un enroulement spiralé de fils de cuivre nus ou étamés, ou d'un laminé en feuille mince (aluminium-polyester). Le choix dépend de la flexibilité et du pourcentage de couverture souhaités.

L'armure extérieure : revêtement et gaine

La gaine constitue la première ligne de défense du câble contre l'environnement physique et chimique.

• PVC : Là encore, un choix courant pour la protection mécanique à usage général, offrant une bonne durabilité, une résistance à l’humidité et une résistance au feu.

• Polyuréthane (PUR) : Extrêmement résistant à l’abrasion, aux huiles, aux produits chimiques et aux flexions répétées. Idéal pour les câbles de robots, de chaînes porte-câbles et pour les environnements industriels difficiles.

• Élastomères thermoplastiques (TPE/TPR) : offrent une excellente flexibilité, une bonne performance par temps froid et une résistance aux UV et aux intempéries ; ils sont souvent utilisés pour les équipements d’extérieur et portables.

• LSZH (faible émission de fumée et absence d'halogènes) : un matériau de sécurité essentiel. En cas d'incendie, les gaines LSZH dégagent de très faibles quantités de fumées toxiques et de gaz corrosifs, ce qui les rend obligatoires dans les lieux publics tels que les aéroports, les métros et les immeubles de grande hauteur.

Au-delà des bases : Constructions spécialisées

Certaines applications nécessitent des matériaux spécialisés.

• Inhumation directe : Les câbles peuvent comprendre une armure métallique (fil d'acier galvanisé) ou un ruban/gel étanche à l'eau pour empêcher l'infiltration d'humidité sur toute leur longueur.

• Survie en cas d'incendie : Les câbles peuvent utiliser des rubans à base de mica sous la gaine pour maintenir l'intégrité du circuit en cas d'incendie, garantissant ainsi le maintien du fonctionnement des systèmes d'urgence.

• Matériaux futurs : Les recherches portent notamment sur les supraconducteurs à haute température pour une transmission sans perte et sur les nanocomposites avancés pour l'isolation avec des propriétés d'auto-réparation ou une conductivité thermique améliorée.

Un système sur mesure pour chaque besoin

La structure d'un câble repose sur une conception réfléchie et multicouche, fruit de l'ingénierie des matériaux. De l'âme métallique hautement conductrice à la gaine protectrice en polymère, chaque couche est sélectionnée et conçue pour répondre à des exigences électriques, mécaniques et environnementales précises. La compréhension de ces matériaux fondamentaux – leurs atouts, leurs compromis et leurs applications idéales – est essentielle pour choisir le câble adapté à chaque besoin, garantissant ainsi sécurité, fiabilité et efficacité, de l'alimentation électrique de nos foyers à la connectivité de notre monde numérique.

La gamme de produits compétitifs du groupe Ruiyang comprend :

• Câble d'alimentation isolé XLPE BT et HT

• câble d'alimentation isolé en PVC

• Câble ignifugé à faible émission de fumée et à faible teneur en halogènes

• Câble résistant au feu

• câble en alliage d'aluminium

• Câble de caboteur flexible

• Câble aérien

• câble de commande

• câble en caoutchouc silicone