Âme câblée en cuivre : nombre de brins, construction et types

Une âme câblée est constituée de plusieurs fils de cuivre fins assemblés au lieu d'un seul gros. Même section nominale, même fonction, comportement très différent — et une série de nombres qui paraissent arbitraires jusqu'à ce qu'on voie d'où ils viennent.

Pourquoi câbler

Une âme massive de 25 mm² en cuivre est un jonc de 5,6 mm. Elle résiste à la flexion, s'écrouit là où on la plie quand même, et la tirer dans un coude de conduit relève du combat.

Répartissez le même cuivre sur 7 brins et elle se plie. Sur 200 brins fins, elle tombe comme une corde. Électriquement rien ne change — ce sont toujours 25 mm² de cuivre — mais mécaniquement tout change.

C'est tout le compromis : vous cédez du diamètre et un peu de résistance pour acheter de la souplesse et de la maniabilité.

Pourquoi 7, 19, 37, 61 et 91

Ces nombres ne sont ni ronds ni arbitraires. Ils résultent de l'empilement concentrique de cercles autour d'un centre.

Partez d'un brin. Six exactement s'y logent autour. Douze autour de ceux-là. Puis dix-huit, puis vingt-quatre, puis trente :

Chaque couche accueille six brins de plus que la précédente, parce que la circonférence croît d'exactement un diamètre de brin par étape. Une âme construite ainsi est entièrement remplie : pas de vide, pas de couche partielle, tous les brins de même taille.

C'est pourquoi une fiche technique de câble n'indique presque jamais 12 ou 25 brins. Elle indique 7, 19, 37, 61 ou 91.

Les minimums sont des minimums

La norme fixe un nombre minimal de brins par section, pas un nombre figé :

Un fabricant peut en mettre davantage. Une âme de 2,5 mm² à 7 brins et une à 50 brins satisfont toutes deux l'exigence — elles appartiennent simplement à des classes différentes, pour des usages différents.

Au-delà de 1 600 mm², le nombre n'est plus spécifié du tout. Ces âmes sont généralement construites à partir de quatre, cinq ou six segments distincts — la construction Milliken, employée pour limiter l'effet de peau sur les grosses âmes en courant alternatif.

Pour les classes souples, c'est la finesse qui compte

Pour les âmes souples, la norme cesse de s'intéresser au nombre et se concentre sur le diamètre du brin :

Plafonner le diamètre du brin fixe implicitement un nombre minimal : une âme de 4 mm² en classe 6 construite avec des brins de 0,16 mm en demande environ 200.

Des brins plus fins supportent davantage de cycles de flexion avant de s'écrouir et de casser. C'est toute la raison d'être de la classe 6, et c'est pourquoi un câble de classe 5 dans une chaîne porte-câbles tient quelques mois puis développe un défaut intermittent. Plus de détails dans classes d'âmes 1, 2, 5 et 6.

Les types de construction

Concentrique — la disposition en couches ci-dessus, chaque couche torsadée en sens inverse de la précédente. La construction standard en installation fixe.

En faisceau — tous les brins torsadés dans le même sens, sans structure en couches. Employée pour les âmes souples fines où le nombre est élevé et la géométrie cesse de compter.

Câblage en corde — des faisceaux sont câblés, puis ces faisceaux câblés à nouveau. Les câbles de soudure et les très grosses âmes souples sont construits ainsi.

Rétreinte — une âme concentrique passée dans une filière pour chasser les vides d'air. Diamètre plus faible à section égale, ce qui compte quand le remplissage du conduit est serré. Les âmes rétreintes admettent moins de brins, puisque ceux-ci se déforment pour occuper l'espace.

Sectoriale — rétreinte en secteur de cercle pour que trois ou quatre conducteurs s'emboîtent dans un câble rond avec moins d'espace perdu. Courante sur les câbles de puissance multiconducteurs, à partir de 25 mm².

Segmentée (Milliken) — quatre à six segments isolés entre eux, chacun câblé séparément, assemblés en une seule âme. Sur les plus grosses âmes, c'est ainsi qu'on évite que l'effet de peau laisse le centre de l'âme inutilisé.

Ce que coûte le câblage

Le diamètre. C'est le poste principal. L'air entre les brins fait qu'une même section nominale mesure plus large :

À 120 mm², l'âme souple est 37 % plus large que la massive. Presse-étoupes, embouts, cosses et taux de remplissage y sont tous sensibles, et ces pièces sont généralement commandées avant le câble à ces tailles.

La résistance — moins qu'on ne le croit. Les brins suivent une hélice, le trajet du cuivre est donc plus long que le câble. La norme en tient compte, et la tolérance est plus faible que la plupart ne l'imaginent :

• La classe 2 câblée reçoit la même limite que le massif, jusqu'à 150 mm². La norme traite une âme câblée correctement réalisée comme électriquement équivalente.
• La classe 5 souple obtient 4 à 8 % de plus selon la section — l'allongement dû au pas de câblage de nombreux brins fins.
• Au-delà de 185 mm², la classe 2 reçoit même une limite plus stricte que la classe 1, car à ces sections la construction câblée rétreinte est ce qui se fabrique réellement.

Le câblage coûte donc du diamètre, pas de la conductivité notable.

Le courant admissible — pratiquement rien. La tenue en courant découle de l'évacuation de la chaleur, et les tableaux ne distinguent pas massif et câblé à section nominale égale.

Ce qu'il apporte

Rayon de courbure, facilité de tirage, tolérance aux vibrations et endurance en flexion. Une âme finement câblée se guide autour d'obstacles qu'une massive ne franchirait pas, supporte des raccordements répétés et tolère les vibrations d'installation qui finiraient par casser un fil massif au niveau du serrage.

Pour tout ce qui bouge en service, le câblage n'est pas une option : c'est la seule solution qui fonctionne.

Lire une fiche technique

Les âmes câblées sont généralement notées nombre / diamètre de brin : `7/0,85` signifie 7 brins de 0,85 mm, `19/0,41` signifie 19 brins de 0,41 mm.

Deux points à savoir :

Les diamètres de brins sont rarement des numéros de calibre entiers. Les fabricants retiennent un diamètre qui atteint la section visée, pas un qui tombe sur une valeur AWG : toute notation du style `7/22 AWG` doit se lire comme une approximation.

Le diamètre extérieur de la fiche technique est le chiffre à utiliser pour les accessoires — pas la section nominale, et pas la valeur du massif issue d'un tableau de conversion. Le nombre de brins varie d'un fabricant à l'autre à section nominale égale.

Nu, étamé et revêtu

Le cuivre recuit nu est le cas courant. Le cuivre étamé — une fine couche d'étain ou d'alliage d'étain sur chaque brin — résiste à la corrosion, facilite le brasage et empêche les brins de se souder à froid entre eux au fil du temps.

Les âmes revêtues d'une couche métallique ont une limite de résistance légèrement plus élevée, car le revêtement déplace un peu de cuivre. L'écart est faible : 36,7 au lieu de 36,0 Ω/km à 0,5 mm², 0,734 au lieu de 0,727 à 25 mm².

L'étamé s'emploie en milieu marin et humide, en cas de fortes vibrations, et partout où l'âme est brasée.

Raccorder une âme câblée

Utilisez un embout pour les âmes finement câblées dans les bornes à vis et à ressort. Sans lui, des brins s'échappent du serrage, réduisent la surface de contact et peuvent ponter vers la borne voisine.

N'étamez pas l'extrémité d'une âme câblée destinée à une borne à vis. La brasure fluye à froid sous la pression de serrage, la connexion se desserre sur quelques mois, la résistance monte et la borne chauffe. C'est une habitude répandue et réellement dangereuse.

Accordez l'embout à l'âme réelle, pas seulement à la section nominale. Les embouts sont désignés en mm², mais le fût doit accepter le faisceau de brins effectif.

Les cosses à sertir aux grosses sections se choisissent au diamètre et à la construction. Une cosse prévue pour de la classe 2 câblée n'acceptera pas de la classe 5 souple de même section nominale.

Questions fréquentes

Combien de brins compte une âme en cuivre ?

Cela dépend de la classe et de la section. Les âmes d'installation fixe utilisent 7, 19, 37, 61 ou 91 — les nombres d'empilement concentrique. Les âmes souples en comptent bien davantage, car la norme y limite le diamètre du brin plutôt que le nombre, qui peut atteindre plusieurs centaines.

Le cuivre câblé est-il meilleur que le massif ?

Ni l'un ni l'autre. Le câblé se plie et supporte le mouvement ; le massif est moins cher, plus fin à section égale et tient mieux dans les bornes à enfichage. Choisissez selon le mouvement du câble et l'espace disponible.

Une âme câblée transporte-t-elle moins de courant qu'une massive ?

Non. Les tableaux de courant admissible ne les distinguent pas à section nominale égale. Les âmes souples ont droit à un peu plus de résistance à cause du pas de câblage, mais la tenue en courant est la même.

Pourquoi mon âme câblée est-elle plus grosse que ne l'indique le tableau ?

Parce que les diamètres publiés concernent le fil massif. L'air entre les brins élargit la même section nominale — jusqu'à 37 % aux grosses sections. Voir AWG : diamètre ou section.

Que signifie 19/0,41 ?

Le nombre de brins suivi du diamètre du brin : 19 brins de 0,41 mm chacun.

Puis-je utiliser moins de brins que ne l'indique la norme ?

Non. Ces nombres sont des minimums par classe. Moins de brins signifie que l'âme ne satisfait pas la classe, quelle que soit la section.

Récapitulatif

L'effet de la construction sur le diamètre extérieur se voit à chaque section dans le convertisseur AWG.