Conception d'installations électriques

Chapitre 3 : Codes et normes

La conception des installations électriques est faite dans un cadre légal. Un projet d'ingénierie est une réponse technique et économique appropriée, qui est conforme aux normes et codes.

Au Mexique, les NTIE (normes techniques pour les installations électriques) émises par la Direction générale des normes, constituent le cadre juridique mentionné ci-dessus.

D'autres normes non obligatoires peuvent apporter leur soutien dans les domaines non couverts par les NTIE :

a) Le NEC (National Electrical Code des États-Unis) peut être très utile dans certaines applications.

b) Le Code LPC (protection contre les chocs électriques des États-Unis) est un chapitre de la NFPA. Les projets mexicains sont très favorables à ce code en raison du peu de profondeur des NTIE.

Chapitre 4 : Conducteurs électriques et isolants

Ce concept s'applique aux organismes capables de conduire ou de transmettre l'électricité.

Un conducteur électrique est principalement formé par le conducteur lui-même, généralement en cuivre.

Cela peut se faire par fil, à savoir un simple brin, ou par un câble composé de plusieurs brins ou de fils torsadés.

Les matériaux utilisés dans la fabrication de conducteurs électriques sont le cuivre et l'aluminium.

Bien que les deux métaux aient une excellente conductivité électrique, le cuivre est le composant principal dans la fabrication des conducteurs pour ses remarquables avantages mécaniques et électriques.

L'utilisation d'un matériau comme conducteur dépendra de ses caractéristiques électriques (capacité à acheminer l'électricité), mécaniques (résistance à l'usure, malléabilité), de l'utilisation spécifique et du coût.

Ces caractéristiques sont préférables au cuivre dans la fabrication de conducteurs électriques.

Le type de cuivre utilisé dans la fabrication de fils est le cuivre électrolytique de haute pureté, de 99,99 %.

Selon l'utilisation qui va être faite, ce type de cuivre est présenté dans les degrés de dureté ou de caractère : dur, semi-dur et mou ou recuit.

Types de cuivre pour conducteurs électriques

Cuivre trempé dur

Conductivité de 97 % par rapport au cuivre pur.

Pour cette raison, il est utilisé dans la fabrication de conducteurs nus, pour la transmission électrique aérienne, ce qui nécessite une bonne résistance mécanique.

Cuivre recuit ou trempe douce

Conductivité de 100 %.

Comme il est ductile et flexible, il est utilisé dans la fabrication de conducteurs isolés.

Le conducteur est considéré en termes de taille et de calibre, qui peut être millimétrique et exprimé en mm² ou américain et exprimé en AWG ou MCM avec un équivalent en mm².

Les parties des conducteurs électriques

Elles sont au nombre de trois, très différentes :

a. L'âme ou l'élément conducteur.

b. L'isolement.

c. Les housses de protection.

L'âme ou l'élément conducteur

Fait en cuivre, son objectif est de fournir un moyen pour l'énergie électrique à partir des centrales jusqu'aux centres de distribution (stations, réseaux et connexions), pour alimenter les différents centres de consommation (industriels, groupes résidentiels, etc.).

En passant, la classification des conducteurs électriques dépend de l'organisation de l'âme. Nous avons donc :

Selon sa constitution

Fil : conducteur dont l'âme conductrice comprend un seul élément ou un fil.

Utilisé par les compagnies aériennes, comme conducteur nu ou isolé, pour l'électricité à l'extérieur des installations, dans des conduits ou directement sur les isolateurs.

Câble : conducteur électrique dont l'âme conductrice consiste en une série de fils ou de fils de section faible, ce qui lui confère une grande souplesse.

Selon le nombre de conducteurs

Monoconducteur : conducteur électrique avec une âme conductrice unique, isolé et avec ou sans revêtement protecteur.

Multiconducteur : âme conductrice de deux ou plusieurs conducteurs isolés ensemble, enveloppés chacun dans leur propre couche d'isolation et de protection couvre une ou plusieurs communes.

Isolement

Le but de l'isolation d'un conducteur est d'empêcher l'électricité qui le traverse d'entrer en contact avec des personnes ou des objets, que ce soit des produits, des appareils ou d'autres objets qui font partie d'une installation. De même, l'isolation doit éviter que les différents facteurs de tension puissent entrer en contact.

Les matériaux isolants utilisés depuis le début étaient des substances polymères, qui sont définies comme un matériau chimique ou un corps chimique formé par l'union de plusieurs molécules identiques pour former une nouvelle molécule épaisse.

Autrefois, les isolants étaient d'origine naturelle, gutta-percha et papier. La technologie a permis de les échanger pour l'isolation artificielle actuelle couramment utilisée dans la fabrication de conducteurs électriques.

Différents types d'isolation des conducteurs sont donnés par le comportement technique et mécanique, compte tenu de l'environnement et des conditions de pipeline auxquels seront soumis les conducteurs qu'ils protègent, résistance aux produits chimiques, aux rayons du soleil, à l'humidité, aux températures élevées, aux flammes, etc. Parmi les matériaux utilisés pour l'isolation des fils, on peut citer le PVC, ou chlorure de polyvinyle, le polyéthylène (PE), le caoutchouc, le néoprène et le nylon.

Si la conception du conducteur ne consulte pas la protection d'autres, on parle d'isolation intégrée parce que l'isolant fait son travail et le revêtement à la fois.

Lorsque les conducteurs ont la protection d'autres sur le polymère isolant, celui-ci est appelé boîtier, manteau ou couverture.

Housses de protection

L'objectif principal de cette partie d'un conducteur est de protéger l'intégrité de l'isolation et de l'âme conductrice contre les dommages mécaniques tels que des égratignures, des ecchymoses, etc.

Si les protections mécaniques sont en acier, en laiton ou en un autre matériau durable, on parle d'« armure ». Le « cadre » peut être un ruban, un fil ou une tresse.

Les conducteurs peuvent également être équipés de films de protection électrique en aluminium ou en cuivre. Lorsque la protection, plutôt que la bande, est constituée de fils de cuivre, on parle d'« écran » ou de « bouclier ».

Âme conductrice, couverture isolante de protection

Classification des conducteurs électriques en fonction de leur isolement ou du nombre de brins

La partie la plus importante d'un système d'alimentation est constituée de conducteurs.

Dans la conception d'un système, que ce soit d'alimentation ou de contrôle de l'information, il faut observer certains paramètres nécessaires à la spécification du câblage.

• Tension du système (V), type (CC ou CA), phase et système d'alimentation neutre, point à la terre centrale.
• Courant d'alimentation ou puissance (V).
• Température de fonctionnement, température ambiante et résistivité thermique environnante (V).
• Type d'installation, dimensions (profondeur, rayons, distance entre les ouvertures, etc.) (V).
• Surcharges ou charges intermittentes (V).
• Type d'isolation (V).
• Housse de protection (V).

Tous ces paramètres sont étroitement liés au type de l'isolation et au type de construction des conducteurs électriques. Il faut décider en fonction de ce contexte, du type d'utilisation qui sera faite.

Selon eux, les conducteurs peuvent être classés en fonction de leur isolation, de l'électricité du bâtiment et du nombre de brins en monoconducteurs et multiconducteurs.

Compte tenu de son type, de son utilisation, de l'environnement et de la consommation, les conducteurs électriques sont classés comme suit :

Conducteurs pour la distribution et l'alimentation

Application : installations électriques et d'éclairage (aériennes, souterraines et intérieures).

Câbles blindés

Utilisation : installation dans les puits de mine souterrains et les galeries (conduits, plateaux, aériens et souterrains).

Blindés.

Cordons

Application : pour les appareils légers, l'alimentation de : radios, lampes, aspirateurs, fers à repasser, etc. Machines industrielles et appareils électriques et appareils de chauffage (machines à laver, cireuses, réfrigérateurs, cuisinières, grils, cuisinières et fours, etc.).

Câbles portables

Utilisation : soudeuses électriques, locomotives et moteurs de traction dans les mines souterraines. Grues, pelles et foreuses pour l'exploitation minière. Résistant aux charges climatiques, aux produits chimiques, aux flammes et aux contraintes mécaniques élevées, aux coupures et aux impacts.

Câble sous-marin

Utilisation : dans les zones sous l'eau ou complètement immergées, avec une protection mécanique qui les rend résistantes aux courants et aux fonds marins.

Câbles pour navires

Utilisation : conçus pour être installés à bord des navires dans les circuits de distribution d'électricité et d'éclairage.

Dans la gamme de fils et de câbles qui sont fabriqués dans le pays, il existe d'autres types, pour des usages industriels, tels que des fils de téléphone, des fils d'émail magnétique pour utilisation dans l'industrie de l'électronique et la liquidation d'articles et de moteurs de traction, des câbles pour la connexion aux batteries automobiles et aux moteurs de démarrage, des câbles pour haut-parleurs et des anneaux de fil.

Classification des conducteurs électriques en fonction de leurs conditions d'emploi

Pour les lignes à haute puissance et basse tension, dans notre pays, il existe différents types de conducteurs en cuivre, nus et isolés, conçus pour répondre aux différents besoins de conduite et aux caractéristiques de l'environnement dans lequel l'installation servira.

La sélection d'un conducteur doit tenir compte d'une capacité suffisante de transport de courant, d'une capacité suffisante pour résister aux courants de court-circuit, d'une résistance suffisante et d'un comportement approprié aux conditions environnementales de son fonctionnement.

Conducteurs en cuivre nu

Ce sont des fils ou des câbles et ils sont utilisés pour :

• Réseaux aériens urbains et suburbains (V).
• Lignes aériennes à haute tension à l'extérieur (V).
• Lignes aériennes de contact pour chemins de fer et trolleybus (V).

Fils et câbles en cuivre isolé

Ils sont utilisés dans :

• Connexions de distribution aériennes et de puissance, etc. (V).
• Installations intérieures de force motrice et d'éclairage situées dans les différents milieux naturels et avec différents types de conduites (V).
• Lignes aériennes dans les mines (dynamitage, grues, perceuses, etc.) (V).
• Situées directement dans le sol, sur des plateaux ou dans des conduits (V).
• Puits de mine souterrains et galeries (V).
• Commande et circuit de commande (sous-stations, installations industrielles, etc.) (V).
• Lignes à haute tension dans certaines parties de fours et à haute température (V).
• Lignes électriques sous-marines (câble sous-marin) et navires (conducteurs navals) (V).
• Autres conditions qui exigent une sécurité (V).

Il est impossible d'insérer dans ce livret toutes les tables qui existent avec les spécifications et les conditions d'utilisation du fil de cuivre, qu'il soit nu ou isolé. À titre d'exemple, nous présentons les plus utilisées par les techniciens et les spécialistes. Il est recommandé de demander aux producteurs et aux fabricants les spécifications afin d'obtenir les informations nécessaires pour les projets électriques.