Comment choisir une section de câble - conseils de conception

L'article examine les principaux critères de choix d'une section de câble, donne des exemples de calculs.

Sur les marchés, vous pouvez souvent voir des signes manuscrits indiquant câble doit être acheté par l'acheteur en fonction du courant de charge attendu. Ne croyez pas ces signes, car ils vous induisent en erreur. La section du câble est sélectionnée non seulement par le courant de fonctionnement, mais également par plusieurs paramètres.

Tout d'abord, il faut garder à l'esprit que lors de l'utilisation d'un câble à la limite de ses capacités, les conducteurs de câble chauffent de plusieurs dizaines de degrés. Les valeurs actuelles indiquées sur la figure 1 suggèrent un chauffage des conducteurs de câble à 65 degrés à une température ambiante de 25 degrés. Si plusieurs câbles sont posés dans un tuyau ou un plateau, en raison de leur chauffage mutuel (chaque câble chauffe tous les autres câbles), le courant maximal admissible est réduit de 10 à 30%.

De plus, le courant maximal possible diminue à des températures ambiantes élevées. Par conséquent, dans un réseau de groupe (un réseau de blindages aux luminaires, prises et autres consommateurs d'énergie), les câbles sont généralement utilisés à des courants ne dépassant pas 0,6 - 0,7 des valeurs indiquées sur la figure 1.

Fig. 1. Courant continu admissible des câbles à conducteurs en cuivre

Sur cette base, l'utilisation généralisée de disjoncteurs avec un courant nominal de 25A pour protéger les réseaux de prises posés avec des câbles à conducteurs en cuivre d'une section de 2,5 mm2 est un danger. Des tableaux de coefficients décroissants en fonction de la température et du nombre de câbles dans un même bac se trouvent dans les règles d'installation électrique (PUE).

Des restrictions supplémentaires surviennent lorsque le câble est long. Dans le même temps, les pertes de tension dans le câble peuvent atteindre des valeurs inacceptables. En règle générale, lors du calcul des câbles, les pertes maximales dans la ligne ne dépassent pas 5%. Les pertes ne sont pas difficiles à calculer si vous connaissez la valeur de résistance des conducteurs de câble et le courant de charge estimé. Mais généralement, pour le calcul des pertes, des tables de dépendance des pertes au moment du chargement sont utilisées. Le moment de charge est calculé comme le produit de la longueur du câble en mètres et de la puissance en kilowatts.

Les données pour le calcul des pertes à une tension monophasée de 220 V sont présentées dans le tableau 1. Par exemple, pour un câble à conducteurs en cuivre d'une section de 2,5 mm2 avec une longueur de câble de 30 mètres et une puissance de charge de 3 kW, le moment de charge est de 30x3 = 90 et la perte sera de 3%. Si la valeur calculée des pertes dépasse 5%, il est alors nécessaire de choisir un câble avec une section plus grande.

Tableau 1. Moment de charge, kW x m, pour les conducteurs en cuivre dans une ligne à deux fils à une tension de 220 V pour une section donnée du conducteur

Selon le tableau 2, vous pouvez déterminer la perte dans une ligne triphasée. En comparant les tableaux 1 et 2, on peut noter que dans une ligne triphasée à conducteurs en cuivre de section 2,5 mm2, une perte de 3% correspond à un moment de charge six fois plus important.

Une triple augmentation du moment de charge se produit du fait de la répartition de la puissance de charge en trois phases, et une double augmentation du fait que le courant dans le conducteur neutre est nul dans un réseau triphasé à charge symétrique (courants identiques dans les conducteurs de phase). Avec une charge déséquilibrée, les pertes dans le câble augmentent, ce qui doit être pris en compte lors du choix de la section du câble.

Tableau 2. Moment de charge, kW x m, pour les conducteurs en cuivre dans une ligne triphasée à quatre fils avec une tension nulle de 380/220 V pour une section donnée du conducteur (pour agrandir le tableau, cliquez sur la figure)

Les pertes dans le câble sont fortement affectées lors de l'utilisation de lampes à basse tension, par exemple des lampes halogènes. Cela est compréhensible: si 3 Volts tombent sur les conducteurs de phase et de neutre, alors à une tension de 220 V, nous ne le remarquerons probablement pas, et à une tension de 12 V, la tension sur la lampe chutera de moitié à 6 V.C'est pourquoi les transformateurs pour alimenter les lampes halogènes doivent être rapprochés le plus possible des lampes. Par exemple, avec une longueur de câble de 4,5 mètres avec une section de 2,5 mm2 et une charge de 0,1 kW (deux lampes de 50 W chacune), le moment de charge est de 0,45, ce qui correspond à une perte de 5% (tableau 3).

Tableau 3. Moment de charge, kW x m, pour les conducteurs en cuivre dans une ligne à deux fils à une tension de 12 V pour une section donnée du conducteur

Les tableaux ci-dessus ne prennent pas en compte l'augmentation de la résistance des conducteurs à l'échauffement due au passage du courant les traversant. Par conséquent, si le câble est utilisé à des courants de 0,5 ou plus du courant de câble maximal admissible d'une section donnée, il est nécessaire d'introduire un amendement. Dans le cas le plus simple, si vous prévoyez de recevoir des pertes ne dépassant pas 5%, calculez la section transversale sur la base des pertes de 4%. De plus, les pertes peuvent augmenter avec un grand nombre de connexions de conducteurs de câbles.

Les câbles avec des conducteurs en aluminium ont une résistance 1,7 fois supérieure par rapport aux câbles avec des conducteurs en cuivre, respectivement, et leurs pertes sont 1,7 fois plus importantes.

Le deuxième facteur limitant pour les grandes longueurs de câble est le dépassement de la valeur admissible de la résistance de circuit à phase zéro. Pour protéger les câbles contre les surcharges et les courts-circuits, ils utilisent généralement des disjoncteurs à déclenchement combiné. Ces commutateurs ont des déclencheurs thermiques et électromagnétiques.

Le déclencheur électromagnétique permet un arrêt instantané (dixièmes et même centièmes de seconde) de la section d'urgence du réseau lors d'un court-circuit. Par exemple, un disjoncteur étiqueté C25 a un déclencheur thermique de 25 A et un déclencheur électromagnétique de 250A. Les disjoncteurs du groupe "C" ont une multiplicité de courant de coupure du déclencheur électromagnétique à thermique de 5 à 10. Mais à calcul de la ligne pour le courant de court-circuit la valeur maximale est prise.

La résistance générale du circuit phase zéro comprend: la résistance du transformateur abaisseur de la sous-station de transformation, la résistance du câble de la sous-station au dispositif de distribution d'entrée (ASU) du bâtiment, la résistance du câble posé de l'ASU à l'appareillage (RU) et la résistance du câble de la ligne de groupe elle-même, dont la section transversale est nécessaire à déterminer.

Si la ligne a un grand nombre de connexions de conducteurs de câbles, par exemple une ligne de groupe d'un grand nombre d'appareils connectés par une boucle, la résistance des connexions de contact doit également être prise en compte. Pour des calculs très précis, la résistance à l'arc à l'emplacement du défaut est prise en compte.

L'impédance du circuit à phase zéro pour les câbles à quatre fils est indiquée dans le tableau 4. Le tableau prend en compte les résistances des conducteurs de phase et de neutre. Les valeurs de résistance sont données à une température interne du câble de 65 degrés. Le tableau est également valable pour les lignes à deux fils.

Tableau 4. Résistance totale du circuit à phase zéro pour les câbles à 4 conducteurs, Ohm / km à une température à cœur de 65^{à propos}Avec

Dans les postes de transformation urbains, en règle générale, des transformateurs d'une capacité de 630 kV sont installés. Et en plus, ayant une impédance de sortie Rtp inférieure à 0,1 Ohm. Dans les zones rurales, des transformateurs de 160 à 250 kV peuvent être utilisés. Et ayant une résistance de sortie de l'ordre de 0,15 Ohms, et même des transformateurs à 40 - 100 kV. Et ayant une impédance de sortie de 0,65 à 0,25 Ohms.

Les câbles d'alimentation des postes de transformation urbains à l'ASG des maisons sont généralement utilisés avec des conducteurs en aluminium avec une section de conducteurs de phase d'au moins 70 - 120 mm2. Lorsque la longueur de ces lignes est inférieure à 200 mètres, la résistance du circuit du câble d'alimentation à phase zéro (Rpc) peut être prise égale à 0,3 Ohm. Pour un calcul plus précis, vous devez connaître la longueur et la section du câble, ou mesurer cette résistance. L'un des instruments pour de telles mesures (l'instrument Vector) est illustré à la Fig. 2.

Fig. 2. Le dispositif de mesure de la résistance du circuit de phase zéro "Vector"

La résistance de la ligne doit être telle qu'avec un court-circuit, le courant dans le circuit soit garanti supérieur au courant de fonctionnement du déclencheur électromagnétique.En conséquence, pour le disjoncteur C25, le courant de court-circuit dans la ligne doit dépasser 1,15 × 10 × 25 = 287 A, ici 1,15 est le facteur de sécurité. Par conséquent, la résistance de circuit à phase zéro pour le disjoncteur C25 ne doit pas dépasser 220 V / 287 A = 0,76 Ohm. Par conséquent, pour un disjoncteur C16, la résistance du circuit ne doit pas dépasser 220V / 1,15x160A = 1,19 Ohms et pour un disjoncteur C10 - pas plus de 220V / 1,15x100 = 1,91 Ohms.

Ainsi, pour un immeuble d'habitation urbain, en prenant Rtp = 0,1 Ohm; Rpc = 0,3 Ohm lors de l'utilisation d'un câble à conducteurs en cuivre de section 2,5 mm2 protégé par un disjoncteur C16 dans le réseau de sortie, la résistance du câble Rgr (conducteurs de phase et neutre) ne doit pas dépasser Rgr = 1,19 Ohm - Rtp - Rpk = 1,19 - 0,1 - 0,3 = 0,79 Ohms. Selon le tableau 4, nous trouvons sa longueur - 0,79 / 17,46 = 0,045 km, soit 45 mètres. Pour la plupart des appartements, cette longueur est suffisante.

Lors de l'utilisation d'un disjoncteur C25 pour protéger un câble d'une section de 2,5 mm2, la résistance du circuit doit être inférieure à 0,76 - 0,4 = 0,36 Ohm, ce qui correspond à une longueur de câble maximale de 0,36 / 17,46 = 0,02 km, ou 20 mètres.

Lorsque vous utilisez un disjoncteur C10 pour protéger une ligne d'éclairage de groupe constituée d'un câble avec des conducteurs en cuivre de 1,5 mm2, nous obtenons la résistance de câble maximale autorisée de 1,91 - 0,4 = 1,51 Ohms, ce qui correspond à une longueur de câble maximale de 1,51 / 29, 1 = 0,052 km ou 52 mètres. Si vous protégez une telle ligne avec un disjoncteur C16, la longueur maximale de la ligne sera de 0,79 / 29,1 = 0,027 km ou 27 mètres.

Voir aussi:Pourquoi les mesures de résistance de boucle phase zéro sont-elles effectuées par des professionnels et non par des pirates

Victor Ch