Dénominations et grosseurs des fils
Dénominations
Les fils électriques portent des noms différents selon le mode de fabrication, la disposition de leur parties et leur nature.
Fil
On appelle fil (wire) un brin mince et long de métal étiré. En principe, le mot fil ne s'applique qu'à la partie métallique; cependant le fil est, dans les montages électriques, presque toujours recouvert d'isolant, le terme fil inclut alors, par extension, l'isolant.
Conducteur
On appelle conducteur (conductor) un fil ou une combinaison de fils non isolés les uns des autres.
Conducteur toronné
L'expression conducteur toronné (stranded conductor) désigne un groupe de fils ou une combinaison de groupes de fils non isolés les uns des autres.
Brin ou toron
Le brin ou toron (strand) est un des fils ou l'un des groupes de fils d'un conducteur toronné.
Fil toronné
Le fil toronné (standard wire) est un petit conducteur toronné.
Câble
On appelle câble (cable) un gros conducteur toronné. Il n'existe pas de grosseur définie pour un fil toronné ou un câble. Certaines grosseurs s'appellent câble ou fil selon l'usage. Le mot câble s'applique aussi à une combinaison de conducteurs isolés les uns des autres. C'est alors un câble à conducteurs multiples.
Cordon
On appelle cordon (cord) un petit fil toronné très flexible et spécialement isolé. En ne considérant que le métal, il n'existe pratiquement pas de différence entre un fil toronné et un cordon, sauf la nature de l'isolant.
Câble double
Le câble double (duplex cable) se compose de deux câbles à un conducteur isolé, torsadés ensemble et enveloppés parfois d'une couche commune d'isolant.
Câble triple
Le câble triple (triplex cable) se compose de trois câbles à un conducteur isolé, torsadés ensemble et enveloppés parfois d'une couche commune d'isolant.
Fils jumelés
On désigne sous le nom de fils
jumelés (twin wire) deux fils isolés, parallèles, avec une enveloppe commune.
Grosseurs des fils et câbles
La section des fils électriques
s'exprime en mils circulaires (cir-cular mils).
section de I C. M.
Un mil équivaut à 1/1000", mesure linéaire.
Un mil circulaire équivaut à la section d'un cercle de 1/1000" ou 1 mil de diamètre (fig. 7.1).
Pour trouver la section en mils circulaires d'un fil dont on connaît le diamètre en pouces, on exprime ce diamètre en millièmes de pouce ou mils et l'on élève ce nombre au carré.
S (mils cire.) = D2
Application 7.1. Un fil mesure 1/10" de diamètre. Calculer sa section en mils circulaires.
Solution
D (mils) = 0.10" x 1000 = 100 mils
S (mils cire.) = D2
S (mils
cire.) = 100² = 10,000 mils cire.
On verra au chapitre suivant que certains conducteurs électriques (barre omnibus, lames d'interrupteurs, etc.) sont de forme carrée ou rectangulaire. Leur section s'exprime alors en mils carrés (square mils).
Un mil carré représente la section d'un carré de 1/1000" ou 1 mil de côté (fig. 7.2).
Pour déterminer la section en mils carrés d'un conducteur rectangulaire dont on connaît les dimensions en pouces, on exprime ces dimensions en millièmes de pouce ou mils et l'on effectue leur produit.
S (mils car.) = Base (mils) x Hauteur (mils)
Application 7.2. Calculer la section en mils carrés d'un conducteur de 5/8 * 1/8 (fig. 7.3).
Solution
B (mils) = 5/8" x 1000 — 625 mils
H (mils) = 1/8" x 1000 — 125 mils
S = 625 x 125 = 78,125 mils car.
Transformation des mils circulaires en mils carrés et vice versa
La figure 7.4 illustre la relation existant entre le mil carré et le mil circulaire.
Le carré et le cercle ont respectivement comme section 1 mil carré et 1 mil circulaire.
D'autre part:
Surface du carré = 1 x 1 = 1
Surface du cercle = 1 x 1 x .7854 = .7854
On peut donc écrire:
1 mil cire. = .7854 mil car.
1 mil car. = 1.2732 mil cire.
Application 7.3.
Calculer la section en mils circulaires d'une barre omnibus de 1/2" x 1/5".
Solution
1/2" = 500 mils
1/5" = 200 mils
Section (mils carrés) = 500 x 200 = 100,000 mils car.
Section (mils cire.) = 100 000 x 1.2732 = 127 320 mils cire.
Calibres
On mesure les fils, les rivets, les vis, les clous, les tiges, les feuilles de métal, etc., avec des calibres.
Il existe même parfois plusieurs calibres différents, entre autres, Steel Wire Gauge, Birmingham Wire Gauge, Stub Iron Wire Gauge, Brown & Sharpe Wire Gauge, British Standard Wire Gauge, United States Standard, etc.
Le code canadien reconnaît le seul Brown & Sharpe Wire Gauge, appelé aussi American Wire Gauge, pour les fils électriques. L'échelle de ce calibre s'étend du N° 0000 au N° 45.
Plus le numéro du fil décroît, plus le fil est gros ; ainsi le fil N° 1 est plus gros que le fil N° 2, et ainsi de suite. On notera que la grosseur des fils d'un calibre supérieur au N° 0000 s'exprime seulement en mils circulaires.
On se souviendra que a) plus un fil est long, plus sa résistance électrique est grande et b) plus un fil est gros, plus sa résistance électrique devient faible, ce qu'exprime la formule:
R=p x L / D²
dans laquelle p désigne le coefficient de résistivité et d2 la section en mils circulaires.
Application 7.4.
Calculer la résistance d'un fil de cuivre de 1/20" de diamètre et de 500 pi. de longueur, à la température normale. Pour le cuivre, à la température normale (68°F.), p = 10.4.
Solution
a) Plus un fil est long, plus il est résistant. Si, dans le problème précédent la longueur du fil avait été de 1000 pi. on aurait obtenu:
R = 10.4 x 1000 / 2500 = 4.16 ohms
Nous constatons qu'un fil deux fois plus long est deux fois plus résistant. La résistance des conducteurs est donc directement proportionnelle à la longueur.
b) Plus un fil est gros, moins il est résistant. Si, dans le même exemple (application 7.4) le diamètre du fil avait été de 1/10", on aurait obtenu:
R = 10.4 x 500 / 10 000 = 0.52 ohm
Nous constatons qu'un fil de section quatre fois plus grosse est quatre fois moins résistant. La résistance des conducteurs est donc inversement proportionnelle à la section.
L'appareil de calibrage de la figure 7.5 se compose, comme tous les autres calibres d'ailleurs, d'une plaque d'acier. On insère successivement le fil dans les différentes encoches de la périphérie jusqu'à ce qu'il s'ajuste exactement dans l'une d'elles.
On lit son numéro en regard de l'encoche, sur un côté de la plaque, et son diamètre en mils sur l'autre côté.
Pour obtenir la section en mils circulaires d'un conducteur toronné, on cherche d'abord la section d'un brin puis on la multiplie par le nombre de brins.
Pour un calcul précis, on ajoute 2% à la section du câble pour obtenir sa véritable valeur électrique, attendu qu'un conducteur toronné peut porter plus de courant qu'un conducteur simple de même section.
Les conducteurs toronnés sont constitués de 7, 19, 37, 61, 91, 127, 169 ou 217 brins.
Micromètre
Le micromètre (fig. 7.6) permet des mesures plus précises, surtout pour les petites grosseurs où l'erreur est plus facile avec le calibre B & S.
Le micromètre donne des lectures en millièmes de pouce, donc en mils. Il est alors aisé de trouver la section en mils circulaires et, de là, le numéro du fil.
QUESTIONNAIRE Les réponses ne sont pas données
1. Définir : fil, conducteur, toronné, cordon.
2. Définir : câble, câble double.
3. Définir : conducteur, brin.
4. Définir : mil, mil circulaire, mil carré.
5. Expliquer a) la conversion des mils circulaires en mils carrés b) la conversion des mils carrés en mils circulaires.
6. Comment peut-on obtenir la section en mils circulaires d'un fil dont on connaît le diamètre en pouces ?
7. Indiquer l'appareil de calibrage reconnu par le code canadien pour la mesure des fils électriques.
8. Indiquer comment on procède pour déterminer en mils circulaires la section d'un conducteur toronné.
9. Calculer la section en mils circulaires des fils de
a) 1/8" de diamètre b) 2/5" de diamètre c) 1/10" de diamètre d) 1¼" de diamètre.
10. Calculer la section en mils carrés des conducteurs suivants : a) 1/2 x 1/4" b) 1/2 x 5/8" c) 3" x 1".
11. Convertir en mils circulaires la section d'un conducteur ayant 325,000 mils carrés.
12. Convertir en mils carrés la section d'un conducteur ayant 211 800 mils circulaires.
13. Une barre omnibus en cuivre de 300' x 1" x 3/8" est utilisée à la température normale.
Calculer sa résistance étant donné que le coefficient de résistivité du cuivre est 10.4.
