Des câbles en aluminium polyvalents : un rival redoutable du cuivre en matière de câbles aériens

Les câbles sont au cœur de tout projet électrique. Qu'il s'agisse d'applications intérieures, de projets extérieurs, d'installations souterraines ou aériennes ou de transmission d'énergie par ligne électrique aérienne, les câbles sont la clé du succès. Mais le défi est le suivant : quel câble choisir ? Le fil de cuivre est-il plus adapté que l'aluminium ? Et qu'en est-il des technologies de renforcement - font-elles de l'ASCR (ou renforcement en acier conducteur d'aluminium) un meilleur choix que son homologue en cuivre de construction similaire ?

Dans cet article, nous allons explorer divers aspects de ces questions et tenter d'expliquer pourquoi un type de câble (par exemple, l'aluminium) peut être plus adapté à la transmission d'énergie que d'autres options (par exemple, le cuivre).

Historiquement, l'aluminium a toujours été utilisé comme conducteur électrique. En raison de leur excellent rapport conductivité/poids par rapport au cuivre, les câbles en aluminium sont souvent les câbles de choix pour les services publics et les sociétés de transport d'énergie. En fait, depuis la fin des années 1800, les projets de réseaux électriques ont préféré les câbles en aluminium à leurs cousins en cuivre.

À la fin des années 1960, lorsque le cuivre s'est fait rare, la plupart des projets résidentiels ont opté pour l'aluminium comme câble de choix. Dans certains cas, un câble en aluminium de 16 mm peut coûter moins de la moitié de ce qu'un commanditaire de projet paierait pour un câble similaire en cuivre. Au milieu des années 1970, certains projets électriques, en particulier dans le secteur de la construction intérieure et résidentielle, étaient préoccupés par l'utilisation de fabricants de câbles en aluminium.

À l'époque, les concepteurs et les fabricants de produits tels que les interrupteurs, les prises de courant, l'éclairage, les ventilateurs et autres équipements ne tiraient pas pleinement parti de la taille, du poids, de la conductivité et d'autres caractéristiques des câbles en aluminium. Cependant, après avoir examiné ces défis, les régulateurs de sécurité et les ingénieurs électriciens ont fait pression pour que les normes de fabrication soient révisées. En conséquence, les améliorations modernes font que les câbles les plus récents, tels que les câbles ACSR, sont désormais préférés à leurs homologues en cuivre.

Pourquoi utiliser l'aluminium pour les câbles électriques aériens ?

Les fabricants de câbles électriques aériens utilisent souvent du cuivre pour produire leurs câbles. Ils le font en raison de l'excellente ductilité et conductivité électrique du cuivre. Cependant, ce que l'on oublie souvent, c'est le poids : l'aluminium est un matériau beaucoup plus léger. Par exemple, un câble en aluminium de 16 mm est plus léger qu'un câble en cuivre de même longueur. C'est pourquoi de nombreux projets de câblage aérien se tournent désormais vers l'aluminium comme câble de choix.

L'une des principales caractéristiques de toute application d'alimentation aérienne est que les câbles utilisés sont généralement posés au-dessus du sol. Par exemple, les câbles électriques aériens intérieurs peuvent passer dans des gaines fixées aux plafonds et aux toits plâtrés. Les câbles en cuivre de taille et de dimensions comparables aux câbles en aluminium sont beaucoup plus lourds. Le poids du conduit (par exemple, des tuyaux en plomb ou en étain), combiné au poids du câble lui-même, peut ajouter une charge insupportable à la structure du plafond. L'aluminium étant un métal plus léger, il est utilisé pour les câbles en aluminium qui sont bien adaptés à ces applications de câbles électriques intérieurs.

Dans d'autres applications extérieures, des câbles aériens peuvent être tendus sur des kilomètres d'un poteau à l'autre. En hiver, le gel et la neige recouvrent souvent ces câbles, ce qui les rend plus lourds que ce pour quoi ils ont été conçus. Le poids du câble est également un facteur clé à ce moment-là.

Aluminium recouvert de glace ou de neige Par exemple, les câbles armés pèsent moins que les câbles aériens en cuivre de construction similaire. Ce secret a moins à voir avec la technologie de fabrication qu'avec les caractéristiques de poids des deux métaux. Bien que les câbles en aluminium n'aient que 61% de la conductivité électrique du cuivre, ils sont presque 30% plus légers. L'utilisation de l'aluminium dans la fabrication des câbles électriques aériens offre donc de bonnes propriétés de densité.

Du cuivre et de l'aluminium dans les câbles ?

Les deux meilleurs candidats au rôle de conducteur sont le cuivre et l'aluminium. C'est pourquoi les ingénieurs et les concepteurs de projets énergétiques utilisent des câbles en aluminium ou en cuivre. La fonction première de tout conducteur est de diriger le flux d'électrons d'un point à un autre. Dans le cas de l'électricité, les conducteurs utilisés dans les câbles et les fils conduisent le courant. Idéalement, les métaux non magnétiques sont le meilleur choix en raison des propriétés requises pour un bon conducteur. L'aluminium et le cuivre offrent tous deux ces propriétés souhaitables.

Pourquoi et quand utiliser l'un ou l'autre dépend des caractéristiques de chaque câble, notamment l'exposition à l'environnement, la résistance à la traction, la conductivité électrique et le poids. Le cuivre est depuis longtemps la norme pour les câbles d'alimentation. Cependant, les câbles électriques en aluminium le remplacent rapidement comme conducteur de choix.

Pourquoi l'aluminium pour les câbles électriques ?

Le choix de l'utilisation de l'aluminium comme conducteur dépend de la fonction et de l'application. Il est vrai que les câbles classiques en fil d'aluminium n'ont pas la même résistance à la traction que les câbles conducteurs en cuivre. Toutefois, les fabricants remédient à ce défaut en renforçant le câble au cours du processus de production. L'utilisation d'armatures en acier conducteur en aluminium (ACSR) dans les câbles électriques résout le problème de la faible résistance à la traction.

Le processus de renforcement fait de l'aluminium un câble électrique meilleur et plus léger que les câbles en cuivre. En outre, en raison de la différence de coût entre les deux métaux, le cuivre et l'aluminium, les fabricants de câbles électriques utilisent plus souvent l'aluminium pour la fabrication des câbles électriques. Par exemple, le coût d'un câble en aluminium de 25 mm est parfois inférieur à la moitié du prix d'un câble équivalent en cuivre.

Le faible coût de l'utilisation du fil d'aluminium

Outre le coût, l'utilisation du câble ACSR dans les lignes de transmission est préférée en raison de son faible poids spécifique (aluminium).

La corrosion constitue une menace sérieuse pour les câbles électriques. Que le câble soit utilisé pour des applications électriques aériennes, souterraines ou terrestres, il est généralement en contact avec l'environnement. C'est là que l'humidité et l'acidité corrodent le câble. Le cuivre est plus sensible à la corrosion, ce qui réduit la durée de vie des câbles qui en sont constitués. Par exemple, un câble en aluminium de 25 mm installé à l'extérieur peut durer deux fois plus longtemps qu'un câble en cuivre équivalent.

Réduction des coûts. Moins de risques d'entretien. Une durée de vie plus longue. Durable. Ces caractéristiques typiques de l'aluminium. C'est pourquoi les câbles en aluminium sont en train de remplacer rapidement le cuivre comme choix standard pour les câbles d'alimentation.