Calcul intensité admissible alliage

[gextor]

Bonjour à toutes et à tous,

La norme NF C15-100 fournit des tableaux d’intensités admissibles calculées à partir de formules indiquées dans la NF C 15-500.

Par exemple le tableau A5 de la page 35 fournit les formules suivantes pour le cas numéro 2 et une section inférieure ou égale à 16 mm² :
- Cuivre : I_adm = 13,5*S^0,625
- Alu : I_adm = 10,5*S^0,625
S étant la section.

Bien entendu, certains coefficients s’appliquent selon les conditions de pose.

Afin de calculer l’intensité admissible d’un alliage, je souhaiterais savoir comment ces formules sont construites.

En partant de l’équation de la chaleur Q = m.Cp.ΔT = P..Δt, j’arrive à un truc de la forme I²=k.S².∆T/∆t avec
k = [masse volumique] x [Capacité thermique massique] / [Résistivité] …
… mais ça ne m’en dit pas plus.

Auriez-vous une idée ?

Merci

Edit : je précise que ce n'est pas un exercice scolaire ! L'école est finie depuis bien longtemps !
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[f6bes]

Bsr à toi, Pour faire bref, la conductivité de l'alu est inférieure à celle du cuivre.
Le rapport entre les deux est de 1.6. Faut une section 1.6 fois plus importante pour égaler le cuivre.
Reste à connaitre la conductivité de ton..."alliage" dont on ne sait rien.
L'intensité admissible ne dépend que de la section du conducteur pas de sa conductivité.
Donc si ton alliage à une meilleure conductivité que le cuivre ( faudrait de l'Argent !!) tu auras
besoin d'une section moindre......pour un meme courant.
Bien sur ce sera l'inverse si ton alliage est moins conducteur que le cuivre.
Bonne soirée

[gextor]

Merci pour ta réponse f6bes,

C'est bien sûr la première chose à laquelle j'ai pensé. Cependant, le rapport des résistivités est différent de celui des coefficients des deux formules qui ont le même exposant de la puissance 10 dans cet exemple :

[Al 10,5 ]/ [Cu13,5] = 0,7777 et [Cu 0,0185] / [Al 0,0284] = 0,6296

Je pense que d'autres éléments entre en compte, raison pour laquelle j'ai notamment cité la masse volumique et la capacité thermique massique.

De même que l'élévation de la température depuis celle ambiante prise à 30°C dans la norme jusqu'à celle limite d'un isolant PVC de 75°C environ, est également prise en compte dans la formule.

C'est bien plus compliqué qu'il n'y parait en fait ces calculs d'intensité admissible. D'ailleurs, différentes tables proposent différentes valeurs. Ce qui m'intéressait était de connaitre le mécanisme de construction de ces formules exposées dans la norme C15-500.

[gextor]

Je voulais préciser à titre d'exemple, qu'en matière d'isolant, le PVC tient environ 70 à 75°C alors que le silicone encaisse 180°C.

Par définition, l'intensité maximale admissible en régime permanent est la valeur de l’intensité qui provoque, pour un environnement déterminé, l’échauffement de l’âme des conducteurs à la valeur maximale permise.

A section et nature du conducteur égales, un fil isolé en silicone a une intensité admissible bien plus grande que celui en PVC..

[A voir en vidéo sur Futura]

[jiherve]

bonsoir
pas que il y a aussi la chute de tension!
anecdote : il y a de çà bientôt 20 ans j'avais fait câbler par un sous traitant un banc de test pour des cartes électroniques fonctionnant en 3.3V et il avait appliqué une formule du genre résultat des courses le 3.3V tombait vers 1.5V , normal en 230V une chute de 1.8V c'est négligeable, j'ai du recâbler et depuis il me reste des mètres de G16 cuivre argenté isolé teflon.
JR

[gextor]

Oui, c'est clair.

Un circuit électrique doit satisfaire à la double condition :
- respect de l'intensité max admissible en régime permanent,
- respect de la chute de tension assignée. Elle est d'ailleurs calculée à la valeur de l'intensité max admissible qui est le cas le plus défavorable puisque le coefficient de température des métaux et alliages utilisés est positif.

[f6bes]

Remoi Ce qui est pour des "applications" spécifiques je pense que ça sort de la norme C15-100.
(le cas de Jiherve par exemple !!! )
Certainement que son cable cuivre ARGENTE isolé Téflon, n'est pas soumis par son utilistion à la C15-100.
Bonne journée

[gextor]

Les deux normes citées concernent les installations électriques intérieures. Elles prennent en compte les isolants utilisés , à savoir le PVC et le PR.

Pour une même condition, les formules sont différentes. Ainsi, nous avons pour le cuivre :
- PVC 3 : 20,86.S^0,550
- PR 3 : 24,71.S^0,549

J'ai pas mal creusé la question.

Ma question est simple : comment retrouver ces formules.

[gienas]

Bonjour gextor et tout le groupe

... La norme NF C15-100 ...

Ce type de problématique n'est pas du ressort de l'électronique comme indiqué dans l'épinglé suivant:

http://forums.futura-sciences.com/el...de-poster.html

qu'il convient de lire avant de poster sa question.

La discussion va donc être déplacée vers le forum le plus adapté.

[gextor]

Bonjour à tous, message adressé à la modération.

J’avais initialement posté ce sujet en électronique et il a été déplacé ici. Je pense qu’il dépasse largement le thème Bricolage et Décoration et j’ai peu d’espoir de trouver des réponses.

En deux mots, je souhaite réaliser des petites batteries et assembler des cellules cylindriques avec des bandes de nickel par exemple mais il existe d’autres solutions. Sur le net, on trouve principalement deux tableaux d’intensités admissibles. Pour avoir passé un peu de temps, ils me donnent l’impression d’avoir été construits par approximation à la grosse louche. Avant d’investir dans du matériel couteux, je voudrais valider les valeurs avec une approche plus scientifique. Après avoir bricolé différents calculs, j’ai vu que certaines normes électriques proposaient des formules pour le cuivre et l'aluminium, différentes selon les conditions. J’avais donc posé mon questionnement sur la façon dont elles avaient été construites.

Serait-t’il possible de déplacer à nouveau ce sujet vers le sous-forum Physique et de renommer le titre en calcul intensité admissible alliage pour qu’il soit davantage en adéquation avec les thèmes traités là-bas ?

Merci d’avance, bonne journée

[gienas]

Bonjour à tous

… Serait-t’il possible de déplacer à nouveau ce sujet vers le sous-forum Physique …

C’est fait. Mais la question posée sur les intensités "admissibles" me paraissent hors sujet.

[gts2]

Bonjour,

Si on considère que c'est la température de l'isolant qui est la limite, on trouve qqch du genre , (conductivité thermique isolant) ; (conductivité électrique conducteur).

A voir si cela colle pour Cu/Al et PVC/PR

Le fait d'avoir 0,6 ou 0,55 à la place de 0,5 peut venir du terme lié à l'épaisseur d'isolant e en ln(1+e/R), le rayon dépendant de S. Le 0,6 serait une cote mal taillée pour tenir compte de cela ?

[gextor]

Merci Gienas pour le transfert du sujet,

merci gts2 pour ta réponse. Je vais voir comment l'exploiter.

Oui, la température limite est fixée par la nature de l'isolant.

[Black Jack 2]

Bonjour,

Il me semble que les valeurs données ne le sont pas pour des fils seuls.
C'est pour un ensemble de fils ou câbles groupés dans une même "gaine"

Dans le tableau A5 mentionné, les valeurs données sont valables pour différents "modèles de références" (B , C , D ... )
dont on trouve les définitions ici :

NF C 15-100 Partie 5-52- 209 -
Utilisation des tableaux 52H et 52J
Les courants admissibles indiqués dans les tableaux 52H et 52J sont valables pour des circuits
simples constitués du nombre suivant de conducteurs :

Méthode de référence B
- deux conducteurs isolés ou deux câbles monoconducteurs ou un câble à deux conducteurs ;
- trois conducteurs isolés ou trois câbles monoconducteurs ou un câble à trois conducteurs.

Méthode de référence C
- deux câbles monoconducteurs ou un câble à deux conducteurs, - trois câbles monoconducteurs
ou un câble à trois conducteurs.

Méthode de référence D
- deux câbles monoconducteurs ou un câble à deux conducteurs, - trois câbles monoconducteurs
ou un câble à trois conducteurs.

Méthode de référence E
- un câble à deux ou trois conducteurs.

Méthode de référence F
- deux ou trois câbles monoconducteur

C'est donc, me semble-t-il plus complexe que d'essayer de comparer 2 conducteurs, un en cuivre et l'autre en Alu.

[f6bes]

En deux mots, je souhaite réaliser des petites batteries et assembler des cellules cylindriques avec des bandes de nickel par exemple

e

Remoi, Je doute que la norme C15-100 soit adaptée à la REALISATION d'une batterie.
Je verrais dans ce genre de cas que l'intensité admissible soit celle d'uin court circuit de la dite batterie.
C'est en effet dans ces conditions limites que pourra etre atteint ce courant .
Tel est le cas des batteries de démarrage des véhicules.

La limitation de courant ne sera que celle provoqué par la résistance interne de la dite batterie.
Donc calculer une intensité admissible pour qq décimétre...n'est ce pas un peu superflu.

Est il nécessaire d'isoler ( gaine) les "barres" de liaison entre les éléments.
Ce n'est pas forcément une nécessité.

Bonne journée

[gextor]

Merci pour vos réponses Black Jack 2 et f6bes.

En fait, je me rends compte que j’ai très mal posé la question. Je n’aurais jamais dû parler des normes électriques. Ce qui m’intéresse est de calculer l’intensité admissible du nickel, du cuivre nickelé, du ferronickel.

Comme expliqué dans mon message d’introduction du sujet, je suis d’abord parti de l’équation de la chaleur sans parvenir à mes fins. Je pense que l’on a une grande partie des ingrédients dedans. Il reste cependant le calcul du temps pour parvenir à la température d’équilibre. Une seconde équation est IMHO nécessaire.

De là, j’ai vu que la norme C15-500 fournissait une batterie de formules, toutes de la même forme, pour calculer les valeurs des différents tableaux cités par Black Jack 2. J'ai alors pensé que si je pouvais connaitre la façon dont elles sont construites, je pourrais les décliner facilement. Possible d'ailleurs qu'elles découlent d'une courbe de tendance tracée pour chaque cas.

Pour parler vulgairement, je me moque complètement de ces normes . Je cherche simplement à trouver une base de calcul un peu plus scientifique que les deux tableaux publiés sur le net.

Cette base sera insuffisante car un conducteur méplat a une meilleure conductivité qu’un rond, du fait de son plus grand périmètre à section égale. Par ailleurs, même s’il n’y a pas d’isolant, je présume qu’une grande partie de la chaleur produite par les bandes sera absorbée par conduction par les cellules. Elles sont généralement limitées à 60°C max. Il conviendra donc de considérer une élévation de la température de 30 à 50°C par exemple, si l’on ne veut pas qu’elles vieillissent trop vite. La batterie devra être suffisamment bien dimensionnée pour limiter sa température afin d'accepter l'apport de chaleur des bandes de liaison.

[antek]

1 - Ce qui m’intéresse est de calculer l’intensité admissible du nickel, du cuivre nickelé, du ferronickel.

2 - Cette base sera insuffisante car un conducteur méplat a une meilleure conductivité qu’un rond, du fait de son plus grand périmètre à section égale.

3 - La batterie devra être suffisamment bien dimensionnée pour limiter sa température afin d'accepter l'apport de chaleur des bandes de liaison.

1 En fonction de quoi ? Avant que ça fonde ?
2 Le périmètre influe sur la conductivité ? Très marginalement alors, si on tient compte du cœfficient de température, un plus grand périmètre permettant un meilleur refroidissement
3 Mon avis est inverse : ce sont les bandes qu'il faut dimensionner en fonction des batteries

[antek]

Je vois les choses simplement . . .

Avec une batterie on cherche à limiter les pertes. En fonction du courant calculer l'élévation de température des bandes ne doit pas être compliqué. Et dans ce cas il n'est pas utile, sauf pour un objet produit en grande série, de mégoter sur la section.

[gextor]

Il n'est pas question de mégoter sur la section des bandes.

D'un point de vue pratique, pour souder par points avec du matériel grand public relativement abordable, une bande d'épaisseur de 0,3 mm en Ni et 0,15 mm en Cu, il faut taper dans une machine de 4,5 kW. Au-delà, on a affaire à du matériel pro inaccessible.

En largeur, on est limité par le diamètre de la cellule. Reste d'autres solutions, comme la technique du busbar mais on s'éloigne du sujet.

[antek]

D'accord, c'est donc simple : il faut trouver l'alliage avec le meilleurs compromis résistivité/soudabilité.

[Antoane]

Bonjour,

Pour ce genre d'application, les modèles de lignes 1D tels que ceux listés en #1 ne sont plus valides car la connection est courte en comparaison de la longueur de difusion de la chaleur en son sein. Autrement dit : les cellules connectées à chaque extrémité vont se comporter comme des puits de chaleur et vont tendre à extraire la chaleur dissipée dans la bande (ou à la réchauffer, en fonction des pertes dans la bande vs. dans les accus).

[gextor]

Bonjour Antoane,

Entièrement d’accord avec toi, c’est ce que j’ai voulu dire dans le dernier paragraphe de #16. Cela dit, tout calcul d’intensité admissible prend en compte le delta entre une température initiale, souvent appelée ambiante et la température limite. Celle ambiante sera celle estimée d’après le dimensionnement des cellules et leur assemblage série/parallèle en fonctionnement continu et celle limite sera celle que l’on estime dommageable pour les cellules.

Quant à la question 2 ci-dessus d’Antek, pour se convaincre de l’impact du périmètre, il suffit de regarder l’expression de Melson-Booth utilisée pour calculer les jeux de barre industriels. Rien à voir avec l’effet de peau puisqu’il est pris en compte dans la partie b de l’expression : https://www.techniques-ingenieur.fr/...5niv10002.html


Si je prends une bande très courante de 0,2 x 7 mm, son périmètre est de 1,44 cm pour rester dans l’unité de l’expression alors que celui d’un fil rond de section équivalente est de 0,419 cm.

.Je ne fais de mauvais raccourci entre cette expression et les bandes utilisées pour assembler des cellules

[antek]

Quant à la question 2 ci-dessus d’Antek, pour se convaincre de l’impact du périmètre, il suffit de regarder l’expression de Melson-Booth utilisée pour calculer les jeux de barre industriels.

Mais je suis totalement convaincu qu'un échange thermique augmente avec la surface.
Ce que j'ai relevé concerne la conductivité

. . . car un conducteur méplat a une meilleure conductivité qu’un rond . . .