Jeux de barres à basse tension

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1 Jux d barrs à bass tnsion par Roland AUBER Scrétair général honorair d l Association intrnational ds ntrpriss d équipmnt élctriqu (AIE) 1. Dimnsionnmnt ds jux d barrs... D Norms dimnsionnlls Natur t caractéristiqus ds métaux Courants admissibls Formul Valurs d l intnsité admissibl dans ls barrs Facturs influant sur l intnsité admissibl Facturs dépndant d l nvironnmnt ds barrs Facturs dépndant du métal Disposition ds barrs Natur du courant Tnu mécaniqu ds jux d barrs Tnu aux dilatations Tnu aux fforts élctrodynamiqus Vibrations. Résonanc Connxions Résistancs d connxion Dnsités d courant Façonnag Préparation ds surfacs Boulonnag Soudag Canalisations préfabriqués Généralités Canalisations pour éclairag Canalisations d distribution Canalisations d transport Colonns montants Pour n savoir plus... Doc. D L s jux d barrs à bass tnsion sont dstinés à assurr l transport d énrgi élctriqu ntr élémnts d un installation la fournissant (génératurs, transformaturs...) t la répartissant (tablaux généraux d distribution dits TGBT) ; ils puvnt égalmnt êtr un parti d cs drnirs ou d nsmbls d apparillag à bass tnsion faisant l objt d norms particulièrs. Ils puvnt êtr utilisés n tant qu canalisations d distribution, mais ctt fonction st plus généralmnt confié aux systèms d canalisations préfabriqués, égalmnt normalisés. On ls utilis, dans l cas d transport, n concurrnc avc ds câbls isolés, mais lur intérêt st, avant tout, économiqu car, à puissanc transporté égal, ils rvinnnt snsiblmnt moins chr, l métal (cuivr ou aluminium) étant miux utilisé. Tchniqus d l Ingéniur, traité Géni élctriqu D

2 JEUX DE BARRES À BASSE TENSION C drnir avantag st ssntillmnt dû aux millurs conditions d rfroidissmnt, ls tmpératurs étant fonction ds suls conditions d nvironnmnt t non pas ds tnus limités ds isolants ds câbls qui, par aillurs, constitunt un crtain obstacl à la transmission vrs l xtériur d lur chalur intrn. Par contr, ils n s prêtnt qu difficilmnt aux chminmnts complxs, car lur façonnag (ou lurs accssoirs, dans l cas ds préfabriqués) augmnt lur coût. Dans crtains cas, on put êtr amné à étudir, n concurrnc, plusiurs mods d réalisation ; cpndant la solution rtnu n st pas nécssairmnt dominé par ds considérations économiqus, d autrs facturs pouvant intrvnir (adaptation, sécurité, caractéristiqus locals, limits ds nsmbls normalisés, rapidité d approvisionnmnt ou d montag, rémploi...), qui puvnt êtr ds élémnts détrminants. Ls principaux problèms posés par l mploi ds jux d barrs puvnt s rgroupr n dux catégoris : ls conditions d équilibr thrmiqu avc lur nvironnmnt immédiat, qui détrminnt ls courants admissibls, pour un tmpératur accptabl du métal ; lls sont soumiss à l influnc d nombrux facturs ; ls conditions d réalisation mécaniqu, n fonction ds contraints suscptibls d lur êtr appliqués, tant n srvic normal qu n cas d défaut (court-circuit). Ls règls d installation (NF C 15 1) n donnnt aucun indication sur ls courants admissibls dans ls jux d barrs. D nombrux cahirs ds chargs d administrations, d clints industrils, ds documntations tchniqus d constructurs d matérils élctriqus, ds tablaux utilisés par ls installaturs dpuis ds décnnis sans qu l on connaiss parfois lur origin! ont avancé ds valurs qui n concordnt pas ntr lls. On a pu ainsi rlvr ds écarts allant jusqu à 5 %, très crtainmnt parc qu ls nombrux paramètrs intrvnant dans ls calculs n étaint pas appréciés ou choisis d la mêm façon. Lorsqu l on consult la littératur tchniqu, à part un norm allmand DIN, ls approchs sont différnts slon ls origins, spécialmnt pour l cuivr ou l aluminium ; cla rnd difficils ls comparaisons ou la synthès. Il xist différnts typs d profilés : n I, n U, n O, n L. Ls plus fréqummnt utilisés, n bass tnsion, sont ls barrs méplats, laminés ou xtrudés, parfois à angls arrondis (aluminium xtrudé), qui puvnt êtr associés jusqu à 6 ou 7 par phas ou polarité. Lur avantag tint au fait qu lur façonnag, (par pliag à plat), ou qu lur raccordmnt (par rcouvrmnt) n nécssit pas l rcours à ds accssoirs spéciaux, ni à un maind œuvr particulièrmnt spécialisé. Un cas d spèc st clui ds barrs coulés n aluminium, utilisés pour ls fours élctriqus, pour l élctrochimi, notammnt pour l élctrolys igné d l alumin. Ells puvnt avoir ds dimnsions qui vont d 5 à 28 mm pour lur épaissur t d 12 à 8 mm pour lur hautur. L mploi typ ds profilés n U ou n L (généralmnt n aluminium), souvnt associés par pairs par phas ou polarité, formant un quasi-tub rctangulair ou carré, st clui ds jux d barrs pour forts intnsités (plusiurs ka), n haut tnsion (6 à 2 kv), sur ds distancs non négligabls (supériurs à 1 à 15 m), par xmpl pour ls liaisons altrnatur-transformatur ds cntrals d production ; ils sont parfois gainés, réalisant ds nsmbls préfabriqués à caractéristiqus spécifiqus pour chaqu cas. Ls tubs srvnt aux jux d barrs ds posts d intrconnxion xtériurs, sous ds tnsions attignant ls cntains d kilovolts ds résaux. Ils sont, dans la plupart ds cas, n aluminium. Toutfois l cuivr st parfois utilisé, tant pour D Tchniqus d l Ingéniur, traité Géni élctriqu

3 JEUX DE BARRES À BASSE TENSION ds conditions d nvironnmnt (au voisinag d crtains industris chimiqus), qu pour ds raisons pratiqus (courts liaisons ntr crtains apparillags à haut tnsion). Ls profilés n U, L ou O, plus particulièrmnt résrvés aux applications n haut tnsion, posnt ds problèms spécifiqus, tant d ordr mécaniqu qu élctriqu : d grands longuurs ; d dénivlés, pnts, vrticalité ; d contraints d ordr élctriqu tlls qu l importanc qu prnnnt ls chuts d tnsion inductivs. C st la raison pour laqull il n a pas été possibl d ls traitr dans l cadr d ct articl ; on s rportra avc intérêt à la bibliographi. Notations t symbols Symbol Désignation Symbol Désignation d écartmnt ds barrs L distanc ntr supports isolants df forc xrcé sur un élémnt d conductur hautur d un barr d élémnt d conductur r longuur d rcouvrmnt d un barr E modul d élasticité m mass d un conductur épaissur ds barrs n nombr d barrs par phas ou polarité F forc xrcé sur ls barrs p périmètr d un barr F forc xrcé sur ls barrs à la prmièr crêt d courant d court-circuit R a résistanc n courant altrnatif f fréqunc propr d vibration d un conductur R b résistanc d un barr d longuur r f fréqunc du courant R c résistanc n courant continu h champ magnétiqu R d résistanc d distorsion Ι courant dans un conductur R i résistanc d contact proprmnt dit Ι 1, Ι 2 courant dans ls barrs d phass R j résistanc d un connxion (joint) Ι a intnsité du courant altrnatif r factur d résonanc Ι c intnsité du courant continu t a tmpératur ambiant Ι s valur fficac du courant d court-circuit initial transitoir S sction d un barr Ι cc courant d court-circuit α cofficint d tmpératur ds résistancs ou angl ntr champ magnétiqu t conductur Ι ff valur fficac du courant δ rapport ntr résistanc d distorsion t résistanc d un barr i courant dans un élémnt d conductur θ échauffmnt J momnt d inrti quadratiqu d la sction d un conductur ρ résistivité d un métal K factur d Dwight ρ 1 résistivité du métal utilisé k 1 à k 12 cofficints d corrction du courant admissibl ρ 2 résistivité du métal d référnc k c factur d contraint ω pulsation du résau k f cofficint d mod d fixation d un barr Tchniqus d l Ingéniur, traité Géni élctriqu D

4 JEUX DE BARRES À BASSE TENSION 1. Dimnsionnmnt ds jux d barrs Ls nécssités rlativs à la construction d tablaux, à la disposition ds apparillags t à lurs plags d raccordmnt, à ds choix liés à la rationalisation ds séris, aux contraints mécaniqus, tc., amènnt à un grand variété d dimnsions possibls, t cla qu il s agiss d barrs n cuivr ou n aluminium. 1.1 Norms dimnsionnlls Il xist dux norms dimnsionnlls pour ls barrs méplats, qu résumnt ls tablaux 1 t 2. Hautur (2) mm Tablau 1 Sctions nominals (n mm 2 ) ds barrs méplats n cuivr (1) Épaissur (mm) 2 3, , , , , (1) D après norm NF C (cf. Doc. D 5 165). (2) Ou largur, si la barr st disposé à plat. Cs tablaux srvnt d introduction au choix ds barrs, ainsi qu aux calculs du paragraph 2 mnant aux tablaux 4 t 5 ds courants admissibls. Toutfois, si cs dimnsions sont normalisés, cla n signifi pas pour autant qu ls produits corrspondants soint toujours disponibls sur l marché. 1.2 Natur t caractéristiqus ds métaux Ls barrs méplats sont, n général, n cuivr élctrolytiqu du typ conform à la norm NF C 3 1 ; clls n aluminium, légèrmnt allié, filé, sont conforms à la nuanc 611 (cf. 3.2). Lurs principals caractéristiqus physiqus sont résumés dans l tablau 3. Hautur (2) (mm) Tablau 2 Sctions nominals (n mm 2 ) ds barrs méplats n aluminium (1) Épaissur (mm) 3, , , , , (1) D après norm NF C (cf. Doc. D 5 165). (2) Ou largur, si la barr st disposé à plat. Tablau 3 Principals caractéristiqus ds métaux utilisés pour ls jux d barrs Caractéristiqus Unités Cuivr rcuit 1/4 dur Aluminium 611 Mass volumiqu kg/m Résistivité à 2 C suivant norm (maxi) µω.cm 1,83 3 Résistivité à 2 C : calcul (usul) µω.cm 1,75 3 Cofficint d dilatation linéiqu C Résistivité : cofficint d tmpératur C 1 3, ,6 1 3 Potntil élctrochimiqu (dans un solution mv d référnc) Tmpératur d fusion C Capacité thrmiqu massiqu à 25 C J/g/K,38,9 Conductivité thrmiqu W/cm/K 3,85 2,17 Modul d élasticité MPa/mm Modul d cisaillmnt MPa/mm Allongmnt à la ruptur % Limit élastiqu MPa/mm 2 47 à Charg d ruptur MPa/mm 2 2 à Durté Brinll 8 6 D Tchniqus d l Ingéniur, traité Géni élctriqu

5 JEUX DE BARRES À BASSE TENSION 2. Courants admissibls L courant admissibl st clui pour lqul l équilibr thrmiqu st réalisé ntr la chalur dégagé par fft Joul dans la barr t l air ambiant, pour un tmpératur accpté d la barr. Ls valurs d bas sont établis pour un barr uniqu, à laqull il convindra d appliqur ls facturs d corrction k 1 à k 12 (cf. 3), l conductur étant supposé sul dans l spac t n subissant aucun autr influnc. 2.1 Formul L équation utilisé st cll d Mlsom t Booth [1] : I = 24,9 S,5 p avc S sction (cm 2 ), p θ,39 θ, [ 1 + αθ ( + 25 )ρ] périmètr (cm), R a R c ,15 θ ( + ) 1 (...a...)(...b..)(...c...) (1) échauffmnt ( C) au-dssus d la tmpératur ambiant d 45 C (tmpératur du métal 75 C), ρ résistivité du métal à 2 C (µω.cm), soit : 1,75 pour l cuivr (cf. tablau 3), 2,8 pour l aluminium (cf. tablau 3), α cofficint d tmpératur ( C 1 ), soit :,393 pour l cuivr (cf. tablau 3),,36 pour l aluminium (cf. tablau 3). t R a R c ,15 θ ( + ) 1 1 l rapport R a /R c étant donné par ls courbs d la figur 6. Dans ctt formul : (a) corrspond aux conditions d équilibr thrmiqu n courant continu, avc, sous l radical, la corrction ds prts dus à l augmntation d résistanc par échauffmnt ; (b) corrspond à l fft d pau ; (c) st un factur corrctif d tmpératur lié à l émission thrmiqu, au-dlà ds conditions d bas. Nota : si l résultat numériqu d (b).(c) st supériur à 1, on s limit à la valur 1. La valur d bas ainsi calculé st valabl dans ls conditions suivants : atmosphèr très calm, sans mouvmnt d l air autr qu clui dû à la convction ; altitud infériur ou égal à 1 m ; barr nu, ni pint ni oxydé ; rapport hautur/épaissur d l ordr d 1 ; barr disposé sur chant ; dnsité d courant constant n tout point d la sction ; fréqunc 5 ou 6 Hz, ou courant continu. Si cs conditions n sont pas réalisés, il faut appliqur ls cofficints corrcturs du paragraph Valurs d l intnsité admissibl dans ls barrs Compt tnu d c qui précèd, par application d la formul (1), ls courants d bas admissibls (cofficints égaux à 1) dans ls barrs méplats sont indiqués dans ls tablaux 4 t 5. Épaissur (mm) 2 3, ,3 8 1 Natur du courant (1) Tablau 4 Valurs d bas ds intnsités admissibls I (n ampèrs) dans ls barrs d cuivr Hautur (mm) 1 12, , CC CA CC CA CC CA CC CA CC CA CC CA CC CA CC ,5 CA (1) CC : courant continu ; CA : courant altrnatif. Tchniqus d l Ingéniur, traité Géni élctriqu D

6 JEUX DE BARRES À BASSE TENSION Épaissur (mm) Tablau 5 Valurs d bas ds intnsités admissibls I (n ampèrs) dans ls barrs n aluminium Natur du courant (1) Hautur (mm) , , ,15 CC CA CC CA CC CA ,3 CC CA CC CA CC CA ,5 CC CA CC CA CC CA (1) CC : courant continu ; CA : courant altrnatif. On put rmarqur notammnt : l importanc d l fft d radiation thrmiqu : pour un mêm sction, l intnsité admissibl décroît rapidmnt n fonction d l épaissur d la barr ; l fait qu, n courant altrnatif, l fft d pau commnc aux alntours d 1 mm 2 pour ls épaissurs courants, t qu ls calculs amènnt à ds cofficints d réduction d intnsité admissibl d,9 pour ctt sction, d,8 pour 2 mm 2, tc. 3. Facturs influant sur l intnsité admissibl Ls conditions d équilibr thrmiqu rél dépndnt d la façon dont la chalur st dégagé, ainsi qu d l influnc réciproqu ds barrs ls uns sur ls autrs. Ells sont donc différnts d clls considérés au paragraph 2.1. L évacuation d la chalur s fait par conduction, convction t rayonnmnt. La conduction n s ffctu qu aux xtrémités ds barrs, plus particulièrmnt au nivau ds connxions aux apparillags ; cpndant, n réalité, c sont plutôt ls barrs qui srvnt d radiaturs à cs drnirs, lurs surfacs d échang étant ds plus limités. C st ainsi qu ls norms d apparillag ont été dans l obligation d fixr, slon l courant assigné, ls nombrs t dimnsions ds barrs utilisés pour ls ssais d échauffmnt. Comm il st pratiqumnt impossibl d apprécir c typ d échang, on n n tint généralmnt pas compt, étant donné qu il st rlativmnt faibl dvant la marg d 15 C qu l on ajout à la tmpératur xtériur d 3 C, pour fixr la tmpératur ambiant au voisinag ds barrs à 45 C. L rfroidissmnt par convction st lié dirctmnt à la tmpératur t à la vitss d circulation d l air, donc aux prts d charg dus aux frottmnts contr ls parois ds barrs ; cs prts sont d autant plus élvés qu ls barrs sont plus rapprochés t qu lur disposition (à plat, par xmpl) s oppos à la disprsion d la chalur. Dans crtains cas d nsmbls frmés (tablaux), on put êtr amné à disposr ds ouïs d vntilation, voir à ffctur un vntilation forcé t, à la limit, un climatisation. La quantité d chalur évacué par rayonnmnt dépnd d la surfac, donc du périmètr ds barrs ; on a donc tndanc à privilégir ls barrs mincs, mais jusqu à un limit fixé par la tnu mécaniqu (flxibilité) t par l fft d écran qu constitu, pour chaqu barr, sa voisin. Intrvinnnt égalmnt l état d surfac (barr poli, mat, pint), l optimum étant attint pour un barr nduit d pintur noir t mat. Ls facturs d influnc puvnt êtr répartis n quatr grands catégoris : nvironnmnt du ju d barrs ; natur t état ds barrs ; disposition ds barrs ; natur du courant. Ils intrvinnnt par l intrmédiair d lurs cofficints rspctifs pour modifir ls valurs ds courants admissibls tls qu définis dans ls tablaux 4 t 5. D Tchniqus d l Ingéniur, traité Géni élctriqu

7 JEUX DE BARRES À BASSE TENSION À notr qu cla n ntraîn pas systématiqumnt ds réductions ; crtains cas favorabls puvnt n compnsr d autrs qui l sont moins ; cla st suscptibl d conduir à un réflxion sur la façon d concvoir un nsmbl donné ou d corrigr, in fin, crtains élémnts pénalisants. 3.1 Facturs dépndant d l nvironnmnt ds barrs Influnc d l mplacmnt : cofficint k 1 Suivant qu ls barrs sont n atmosphèr calm, à l intériur ou à l xtériur, ls conditions d vntilation puvnt êtr modifiés. On utilisra : k 1 = 1 pour un atmosphèr très calm ; k 1 = 1,1 pour un atmosphèr calm, mais non confiné ; k 1 = 1,2 à l xtériur, n général, la vitss d l air n étant ni connu, ni fix. En pratiqu, dans un tablau frmé ou dans un tablau ouvrt placé dans un local d dimnsions moynns, l cofficint k 1 st égal à l unité. Un valur d 1,1 put êtr utilisé dans un local d grands dimnsions (par rapport à un tablau) où un vntilation fficac xist. Pour ds conditions différnts, on put s rportr à la figur 1, qui donn ls cofficints à utilisr lorsqu la vitss d l air st connu Influnc d la tmpératur ambiant : cofficint k 2 La tmpératur ambiant d bas st pris égal à 45 C, valur normalmnt rtnu, n général, comm étant cll d l air au voisinag ds barrs n srvic normal (cla corrspond à un échauffmnt d 15 C à l intériur d un tablau, pour un tmpératur ambiant, à l xtériur, d 3 C). Pour ds tmpératurs ambiants différnts, on appliqura ls valurs du tablau 6. Pour ds tmpératurs ambiants t a différnts, k 2 st égal à la racin carré du rapport ds résistivités, application fait du cofficint d variation d résistivité (cofficint d tmpératur). On rmarqura qu c factur st d influnc limité. La tmpératur ambiant jou plutôt sur l échauffmnt admis pour ls barrs, t l factur k 4 (cf ) n tint plus largmnt compt. k 1 2, 1,8 1,6 1,4 1,2 1, Vitss d l'air v (m/s) Figur 1 Influnc d la vitss d l air : cofficint k 1 [2] Tablau 6 Cofficint d corrction k 2 n fonction d la tmpératur ambiant t a au voisinag ds barrs [3] t a ( C) k 2 t a ( C) 2 1,5 65, ,4 7,96 3 1,3 75, ,2 8,94 4 1,1 85, ,925 5,99 95,92 55,98 1,91 6, Influnc d l altitud : cofficint k 3 Pour tnir compt d la prssion atmosphériqu décroissant avc l altitud (dnsité d l air n diminution) t d son influnc sur la convction, on appliqu, dès lors qu l altitud st supériur à 1 m, ls cofficints d corrction donnés dans l tablau 7. Tablau 7 Cofficint d corrction k 3 n fonction d l altitud (1) Altitud (m) À l intériur À l xtériur 1 1,98 2,99,94 3,96,89 4,9,83 (1) D après ls norms DIN t DIN (cf. Doc. D 5 165) Influnc d la tmpératur ds barrs : cofficint k 4 Pour un tmpératur ambiant, au voisinag ds barrs, d 45 C, t pour un tmpératur du cuivr d 75 C, l cofficint k 4 st égal à l unité (échauffmnt d 3 C). Si l on admt ds tmpératurs différnts, la valur d k 4 à rtnir st donné dans l tablau 8. Tablau 8 Cofficint d corrction k 4 n fonction d l échauffmnt admis [3] Échauffmnt ( C) k ,8 4 1, ,24 5 1,32 k 2 Tchniqus d l Ingéniur, traité Géni élctriqu D

8 JEUX DE BARRES À BASSE TENSION Combinaison ds facturs liés à la tmpératur : cofficint k 5 On utilis égalmnt, pour un combinaison k 5 ds facturs k 2 t k 4, l graphiqu d la figur 2 qui donn dirctmnt la combinaison d cs facturs, n liant la tmpératur ds barrs t cll d l air ambiant. 3.2 Facturs dépndant du métal D la mêm façon qu pour l nvironnmnt, divrs facturs dépndant d la natur ds métaux t d lur présntation sont à considérr. Cuivr Pour ls barrs, il doit êtr aussi pur qu possibl (99,9 % au minimum). Affiné par voi élctrolytiqu, il st obtnu par rfusion ds cathods. Il st non désoxydé t contint,3 % d oxygèn au maximum, sous form d oxydul (CuO). Ct oxydul, visibl au microscop sous l apparnc d ptits noduls, n jou aucun rôl sur ls propriétés élctriqus t mécaniqus ; toutfois, il rnd difficil l soudag n atmosphèr réductric. Aluminium On n utilis guèr l aluminium pur à 99,7 %, typ 137, qu pour ls barrs coulés. L alliag 611 pour ls barrs filés contint d,39 à,47 % d silicium, d,17 à,23 % d fr,,2 % d cuivr,,4 % d magnésium t ds tracs d Cr, Zn, V, Ti Influnc d la résistivité : cofficint k 6 L tablau 3 indiqu ls valurs limits maximals ds résistivités ; il n st pas d usag d s basr sur clls-ci, ls métaux étant d qualités supériurs à clls pour lsqulls ls maximums ont été fixés, c qui st, n général, l cas du cuivr. Pour l aluminium, il put xistr ds variants dus aux alliags choisis, n raison ds caractéristiqus particulièrs nvisagés (tnu mécaniqu, ductilité, résistivité, soudabilité, tc.). Cs écarts d résistivité par rapport aux valurs d référnc (rtnus pour ls calculs) s traduisnt par l application d cofficints dont la figur 3 rnd compt, t qui sont basés sur la formul : ρ k 2 6 = avc ρ 1 résistivité du métal utilisé, ρ 2 résistivité du métal d référnc (tablau 3) Influnc d l état d surfac : cofficint k 7 L équilibr thrmiqu ds barrs dépnd dirctmnt du cofficint d émissivité du métal, donc d l état d surfac. Tout traitmnt (naturl ou artificil) ayant pour fft d augmntr l cofficint d rayonnmnt diminu l échauffmnt d la barr t, pour un valur donné d clui-ci, prmt d augmntr corrélativmnt l intnsité admissibl. Un métal poli a moins d pouvoir émissif qu un métal mat (état d surfac plus ruguux) ; un pintur (qull qu soit sa coulur, à l xcption du noir mat) a l mêm fft. Lorsqu il y a plusiurs barrs n parallèl, l fft d écran diminu l fficacité du rayonnmnt ; il n st d mêm lorsqu la hautur d la barr augmnt par rapport à son épaissur (rayonnmnt prépondérant). L tablau 9 donn l cofficint à appliqur aux barrs pints n noir mat, pour un gamm d hauturs donnés, par rapport à ds barrs bruts filés ou laminés (k 7 =1). Dans l cas d autrs pinturs, ou d oxydation prononcé (cuivr), il st prudnt d réduir d 1/3 la parti décimal d c cofficint. Exmpl : 1,8 au liu d 1,12. ρ 1 k 5 2, , , , ,4 1,2 1,,8,6, Tmpératur ds barrs ( C) Tmpératur d l'air ( C) 3.3 Disposition ds barrs Un barr n st jamais sul ; l influnc réciproqu ds barrs, lur disposition, lur form, sont autant d facturs ayant ds ffts importants sur l courant admissibl. k 6 (aluminium) ρ 1 (µs) aluminium 2,7 2,8 2,9 3, 3,1 3,2 3,3 3,4 3,5 1,4 1,2 1,2 1,1 1, Aluminium,98,96 Cuivr 1,,94,99 1,7 1,72 1,74 1,76 1,78 1,8 1,82 ρ 1 (µs) cuivr k 6 (cuivr) Figur 2 Influnc ds tmpératurs d l air t ds barrs : cofficint k 5 (d après norms DIN t DIN ) Figur 3 Influnc d la résistivité : cofficint k 6 (d après norms DIN t DIN ) D Tchniqus d l Ingéniur, traité Géni élctriqu

9 JEUX DE BARRES À BASSE TENSION Nombr n d barrs n parallèl par phas Tablau 9 Cofficint d corrction k 7 suivant l état d surfac [2] Valur d k 7 (pintur noir mat) : barrs d 15 à 5 mm Valur d k 7 (pintur noir mat) : barrs d 5 à 2 mm 1 1,25 1,32 2 1,18 1,22 3 1,14 1,13 4 1,12 1,8 5 1,1 1,6 6 1,1 1, Influnc d la form : cofficint k 8 La form d la barr intrvint par sa surfac d échang avc l xtériur, donc par l périmètr p d sa sction. Dans la formul (1), il n st tnu compt par la valur d l xposant affcté au périmètr d la barr, t qui dépnd d sa form : p,39 pour ls barrs rctangulairs sur chant ; p,36 pour ls barrs ronds, plins ou tubulairs. La figur 4 donn l cofficint k 8 n fonction du rapport m = / où st la hautur d la barr t son épaissur Influnc du nombr n d barrs n parallèl par phas (ou polarité) : cofficint k 9 L groupmnt d barrs d un mêm phas (ou polarité) chminant parallèlmnt ntraîn un crtain nombr d ffts s traduisant par ds échauffmnts supplémntairs. Cux-ci sont causés par : la réduction ds conditions d vntilation naturll ; l absorption du rayonnmnt thrmiqu émis par ls barrs voisins. Ls cofficints du tablau 1, à appliqur, qui tinnnt compt d la configuration donné au paqut d barrs, n fonction du rapport d/, où d st l écartmnt ds barrs t lur hautur, sont à appliqur à l intnsité admissibl dans un barr uniqu Influnc d la disposition ds barrs à plat : cofficint k 1 Il a été supposé, dans c qui précèd, qu ls barrs sont disposés vrticalmnt, sur chant. Dans l cas d un disposition à plat (cll-ci put êtr choisi pour ds raisons d tnu mécaniqu aux ffts élctrodynamiqus n cas d court-circuit), l rfroidissmnt par convction naturll st gêné t l intnsité admissibl doit êtr réduit. L tablau 11 donn qulqus valurs indicativs à ct fft. 3.4 Natur du courant Influnc d l fft d pau : cofficint k 11 En courant altrnatif, l champ élctromagnétiqu créé réagit sur l courant circulant non sulmnt dans ls barrs voisins, mais égalmnt sur clui d la barr qui lui a donné naissanc. Tablau 1 Cofficint d corrction k 9 n fonction du nombr d barrs n parallèl par phas [2] k 8 1,2 1,1 1,,9,8,7,8,9 1, 1,1 1,2 m = / (valurs approchés) Nombr d barrs n Rapport d/ (),5,6,8,1,12,14,16,18,2 2 1,69 1,73 1,76 1,8 1,83 1,85 1,87 1,89 1,91 3 2,4 2,45 2,5 2,55 2,6 2,63 2,65 2,68 2,7 4 3,5 3,12 3,18 3,25 3,31 3,35 3,38 3,41 3,44 5 3,67 3,74 3,82 3,9 3,98 4,2 4,6 4,9 4,13 6 4,23 4,32 4,41 4,5 4,59 4,63 4,68 4,72 4,77 7 4,75 4,85 4,95 5,5 5,15 5,2 5,25 5,3 5,35 d : écartmnt ds barrs : hautur ds barrs. Sction ds barrs k 8 =,71 k 8 =,77 k 8 =,87 k 8 =1 k 8 =1,9 k 8 =1,16 Figur 4 Influnc d la form d la barr : cofficint k 8 [3] Tablau 11 Cofficint d corrction k 1, ls barrs étant disposés à plat (1) Nombr d barrs Cofficint k 1 1,85 2,8 3,75 4,65 (1) D après ls norms DIN t DIN (cf. Doc. D 5 165). Tchniqus d l Ingéniur, traité Géni élctriqu D

10 JEUX DE BARRES À BASSE TENSION Cs courants subissnt donc ds distorsions dans lur répartition, t la dnsité d courant n st pas idntiqu n tout point ; ll st plus élvé à la périphéri ds conducturs qu au cntr, d où l nom d fft d pau donné à c phénomèn (ou ncor fft Klvin), qu la figur 5 illustr. En pratiqu, cla conduit, pour ls forts intnsités, à privilégir ls tubs circulairs t ls laminés n L ou U disposés d façon à formr un profil crux. On caractéris l augmntation apparnt d résistanc du à ctt hétérogénéité par l rapport ds courants altrnatif (I a ) t continu (I c ) donnant l mêm échauffmnt, égal à l invrs d la racin carré du rapport ds résistancs, soit : I a = I c R a R c L rapport R a /R c, utilisé dans la formul du paragraph 2.1, st applé cofficint d fft d pau (k 11 ). À titr indicatif, il st illustré sur la figur 6. Cla ntraîn égalmnt ds prts supplémntairs t, c phénomèn étant l un ds plus contraignants lorsqu il s ajout à clui évoqué au paragraph 3.3 quand d très forts intnsités amènnt à l mploi d nombruss barrs, il a donné liu à un abondanc d ssais t d littératur tchniqu Exmpl : ju d barrs (figur 7) 25 A constitué par 4 barrs d cuivr d 8 6 (spacmnt ds barrs : 6 mm, spacmnt ds phass : 6 mm). On a rlvé ds tmpératurs allant d 36 à 53 C. On rmarqu, n particulir, qu ls barrs intériurs 6 t 7 d la phas cntral s échauffnt moins qu ls barrs xtériurs, miux rfroidis (tout n étant plus chargés par fft d répulsion du courant), t qu l déphasag à 12 n triphasé s manifst par un dissymétri ntr ls barrs 4 t 5, d un part, t 8 t 9, d autr part. Si nous avons insisté sur ct xmpl, c st pour montrr l intérêt ds margs d sécurité obtnus par l rspct ds cofficints réducturs. En pratiqu, on utilis l cofficint k 11, donné dans l tablau 12. On prndra k 11 = 1 n courant continu Influnc d la fréqunc : cofficint k 12 Pour l courant à 16 2/3 Hz, on utilis ls valurs d courant continu. Pour un courant à 5 t 6 Hz, ls valurs du tablau 12 s appliqunt. Pour ds fréquncs supériurs, on dvrait utilisr ds profilés crux ou ds nsmbls similairs à cux cités au paragraph ; n fft, pour chaqu barr individull, l courant st localisé à la périphéri, d où l intérêt ds barrs mincs. Mais, dans c cas, outr ls problèms d flxibilité, ls barrs xtrêms suls sont utils, clls du cntr du group étant pratiqumnt inutilisés (surtout au-dlà d 3 Hz). Ls formuls simplifiés n puvnt n tnir compt ; la figur 8 illustr c fait n donnant qulqus indications sur l cofficint réductur k 12 à appliqur. Tablau 12 Cofficint d corrction k 11 n fonction d la natur du courant (1) Courant altrnatif : nombr d barrs , 1, 15 valurs rlativs ds dnsités d courant Figur 5 Ligns d équidnsité rlativ d courant dans un group d 5 barrs [7] Cofficint k ,98,95,94,93 (1) L cofficint k 11 st pris égal à 1 n courant continu. R a R c 1,4 1,2 Courant altrnatif 5 Hz = 8 =16 = 24 Échauffmnt ( C) , 1 2 Sction d la barr (mm 2 ) Phas I Phas II Phas III Figur 6 Efft d pau : rapport d la résistanc n courant altrnatif à cll n courant continu [1] Figur 7 Échauffmnt d un ju d barrs triphasé [7] D Tchniqus d l Ingéniur, traité Géni élctriqu

11 JEUX DE BARRES À BASSE TENSION k 12 1, = 3 = 5 = 1 n = 1 n = 1 n = 5,8 n = 1 n = 1,6 n = 5,4 n = 1 n = 3,2 n = 5 n = f / ρ 16 2 / f (Hz) : épaissur ds barrs : hautur d'un barr d : écartmnt ds barrs n : nombr ds barrs f : fréqunc du courant ρ : résistivité du métal Ls valurs sont donnés ici pour ds barrs n aluminium d d = Figur 8 Réduction d l intnsité admissibl n courant continu : cofficint k 12 [2] 4. Tnu mécaniqu ds jux d barrs 4.1 Tnu aux dilatations Ls barrs sont soumiss, du fait ds variations d chargs, à ds échauffmnts t rfroidissmnts périodiqus qui s traduisnt par ds modifications d longuur. Pour un échauffmnt normal d 4 à 5 C, l ordr d grandur ds dilatations, tant pour l cuivr qu pour l aluminium, st d un millimètr par mètr linéair. Cla put smblr faibl, voir négligabl, mais il faut notr qu ls fforts dévloppés n cas d blocag ffctif sont importants (d l ordr d 1 kg/cm 2 pour ls variations ci-dssus). On srait alors amné à un rnforcmnt inutil d crtains élémnts (isolaturs, boulonnags...). Hurusmnt ls barrs n sont jamais parfaitmnt rigids, ls isolaturs puvnt avoir un crtain flxibilité ou laissr coulissr plus ou moins librmnt ls conducturs. En général, dans ls tablaux, ls jux d barrs n sont pas d grand longuur t ls assmblags (n équrr, n T) présntnt suffisammnt d flxibilité, à condition qu ls supports t l apparillag n soint pas placés trop près d cs changmnts d dirction. Il faut cpndant tnir compt ds conditions d défaut, t notammnt d court-circuit ; slon l tmps d élimination du défaut, l énrgi thrmiqu ngndré par fft Joul dans la résistanc ds barrs t ds contacts put conduir, pndant d courts périods (qulqus sconds à qulqus dizains d sconds) à ds échauffmnts 3 à 4 fois supériurs aux maximums n srvic normal, t ls dilatations, ainsi qu ls fforts, sont égalmnt multipliés par 3 ou 4. Nota : incidmmnt, ls flxions transvrsals, évntullmnt causés par un dilatation contrarié ou par l ju laissé dans ls supports pour la facilitr, conjugués avc ls fforts élctrodynamiqus, puvnt suffisammnt rapprochr ls barrs méplats pour crér ds courts-circuits, si l on n a pris gard, soit d ls spacr suffisammnt, soit d rapprochr lurs supports ou d intrcalr ds ntrtoiss. Dans l cas d jux d barrs d transport d énrgi, où ls longuurs puvnt êtr importants, il st judiciux d ménagr ds joints d dilatation (par xmpl, tous ls 2 m). Cs joints sont réalisés par ds clinquants d cuivr ou d aluminium dont ls xtrémités sont soudés ou moulés pour réduir ls résistancs d contact. On bloqu alors ls tronçons d barrs, ntr dux joints, par un support d blocag, soit à l un ds xtrémités, soit au miliu, ls autrs supports étant d un modèl à libr dilatation. 4.2 Tnu aux fforts élctrodynamiqus La détrmination ds fforts élctrodynamiqus st basé sur l application d la loi d Laplac : un élémnt d d conductur, parcouru par un courant i, placé dans un champ magnétiqu h, st soumis à un forc df, prpndiculair au plan formé par la dirction du champ t l élémnt d tll qu : df = h i d sin α α étant l angl formé par l champ t l conductur. Tchniqus d l Ingéniur, traité Géni élctriqu D

12 JEUX DE BARRES À BASSE TENSION On voit immédiatmnt qu l calcul précis ds forcs st soumis à la détrmination du champ magnétiqu. Or, si clui-ci put s apprécir dans l cas théoriqu d 2 ou 3 conducturs d longuur infini, d mêm form t d mêm sction, non soumis à d autrs influncs, cla st, par contr, pratiqumnt impossibl dans un tablau élctriqu. Dans c cas, n fft, ls conducturs formnt ds couds, ds tés ; l apparillag st rlativmnt proch ds barrs t la détrmination du champ st soumis à d trop nombrux paramètrs, la plupart inconnus ou difficilmnt détrminabls. On st donc conduit à ds calculs approchés, avc ds cofficints d sécurité importants. Un autr méthod, mais ll n put s appliqur qu à ds nsmbls trminés, put consistr soit à msurr l champ, soit à ffctur ds ssais d tnu aux courts-circuits (c st l cas ds nsmbls d séri ou ds jux d barrs préfabriqués spécifiés sur catalogus). Nous nous limitons donc ici au cas d barrs droits, sans couds ni dérivations. Pour d plus ampls rnsignmnts, l lctur s rportra à la bibliographi n Doc. D Cas d 2 barrs (courant monophasé ou continu) La forc qui s xrc ntr dux conducturs d sction circulair, droits t parallèls, parcourus par ds courants I 1 t I 2, st égal, n l absnc d tout composant asymétriqu, à : F = 2,38 I 1 I L 2 d avc F forc maximal (kg), I 1 t I 2 courants (A), L longuur ds conducturs (cm) ntr supports voisins, d distanc séparant ls conducturs (cm). Nota : on rappll qu 1 kilogramm-forc vaut 9,8 665 N. En cas d court-circuit, on admt qu I 1 = I 2 = I cc, ctt drnièr valur, I cc, étant l maximum suscptibl d êtr attint. En courant altrnatif, si I ff st la valur fficac du courant d court-circuit, la valur d crêt Î st 2I ff t, pour tnir compt du cas où la courb du courant srait très dissymétriqu, avc un crêt égal à 2 2I ff, on prnd pour valur du courant à considérr : I cc = 1,8 2I ff Lorsqu ls conducturs n sont plus d sction circulair mais méplats, on appliqu un factur d corrction d form K, dit factur d Dwight (figur 9), t la forc moynn dvint : 2 L F = 13,2 I cc ---- K 1 8 d avc I cc xprimé n ampèrs, L t d n cntimètrs. Il st généralmnt admis qu l défaut n courant monophasé st l cas l plus sévèr, car ls courants dans ls dux conducturs sont déphasés d 18 t ls fforts réciproqus s additionnnt Cas d 3 barrs (courant triphasé) K 1,4 1,2 1,,8,6,4, ,5,25,1 Figur 9 Courb d Dwight [1],4,8 1,2 1,6 2, d - + Dans c cas, ls courants dans chacun ds phass consrvnt lur décalag d 12 ; l amplitud t l sns ds fforts changnt constammnt ; la composition ds forcs ntr ls 3 barrs (ou ls 3 groups d barrs) st fluctuant ; l ffort maximal rst cpndant clui corrspondant à la prmièr ond asymétriqu du courtcircuit triphasé, l résultat étant toutfois un pu moins élvé qu clui du cas précédnt. Ls courts-circuits monophasés étant ls plus fréqunts, mêm s ils évolunt rapidmnt n court-circuit triphasé symétriqu, la plus élémntair précaution vut qu l on s bas sur ls prmirs pour la détrmination d caractéristiqus mécaniqus du ju d barrs. En pratiqu, t pour tnir compt du factur d puissanc, du rapport k ntr la valur d crêt d la prmièr ond d courant t d la valur fficac d la composant symétriqu, crtains auturs [9] considèrnt ls 3 formuls suivants : pour ds circuits alimntés uniqumnt par ds altrnaturs d gross puissanc, k st au maximum égal à 3,15, t l on appliqu : F = 15 I 2 L cc ---- d pour ds circuits alimntés uniqumnt par ds transformaturs élévaturs ou abaissurs d gross puissanc, k st égal à 2,55 au maximum, t il vint : 2 L F = 1 I cc ---- d pour ds circuits alimntés par ds transformaturs d ptit t moynn puissanc, k st nviron égal à 2, t la forc s xprim par : F = 6 I 2 L cc ---- d avc I cc valur fficac du courant d court-circuit symétriqu (ka). d d D Tchniqus d l Ingéniur, traité Géni élctriqu

13 JEUX DE BARRES À BASSE TENSION Supports isolants On n utilis plus guèr, n bass tnsion, d isolaturs n porclain ou n bakélit avc ds chaps-supports, mais ds blocs moulés ou n bois bakélisé comprimé (Prmali). Dans c cas, c sont ls boulons d fixation qui ont à subir un ffort d traction ou d cisaillmnt. On put êtr amné, dans ds cas xtrêms, à rnforcr l systèm d fixation par ds équrrs d rnfort ou ds profilés. Mais il faut s fforcr d n pas constitur, autour ds barrs, d boucl n métal frromagnétiqu ; mêm sans cla, ls suls prts par hystérésis puvnt, pour qulqus millirs d ampèrs, amnr ls partis métalliqus à ds tmpératurs d 6 à 8 C ; il faut donc vérifir la tnu ds isolants pour ctt tmpératur, t aussi s assurr qu lurs caractéristiqus mécaniqus rstnt ls mêms. 4.3 Vibrations. Résonanc En courant altrnatif, ls fforts mécaniqus auxquls sont soumiss ls barrs puvnt êtr considérablmnt amplifiés lorsqu il xist ds conditions d résonanc. Ls supports isolants ont lurs fréquncs d vibration naturlls, t ls conducturs lurs fréquncs d vibration proprs, qui dépndnt d lur mass, du momnt d inrti, du modul d élasticité du métal t d la distanc libr qui sépar dux supports. L ju d barrs vibr donc slon un mod qui st la résultant ds fréquncs élémntairs, mais qui put n êtr très différnt. Il put y avoir dangr d résonanc lorsqu l écart ntr la fréqunc ds forcs élctromagnétiqus t cll d la structur (un ou plusiurs barrs par phas) st infériur à 3 %. D c fait, la contraint qui s xrc sur ls barrs t lurs supports put êtr multiplié par un factur d contraint k c tl qu : avc F sollicitation réll du conductur, F ffort corrspondant à la prmièr crêt du courant d court-circuit. L calcul s résum à xaminr si c factur k c st admissibl pour la fréqunc propr du conductur n fonction d l spacmnt L choisi pour ls supports. La fréqunc propr du conductur st f tll qu : avc L distanc ntr appuis (cm), E J m Ls connxions puvnt êtr classés n dux groups : ls connxions ntr barrs, soit qu il s agiss d liaisons ntr élémnts longitudinaux (jonctions) ou ntr cux-ci t l apparillag ou un sous-nsmbl (dérivations) ; ls connxions avc l apparillag. Dans l prmir cas, un crtain latitud d concption xist, tandis qu, dans l scond, la disposition ds plags d raccordmnt, lurs dimnsions t l nombr d lurs trous sont autant d contraints à rspctr. La réalisation ffctiv put fair appl à ds moyns d assmblag variés : srrag par boulonnag dirct ; srrag sous contr-plaqus (variant du précédnt, évitant ls prçags dans ls barrs plats, n contrparti d un augmntak c F = ---- F 2 k 2π f = ω f = L 2 E J m modul d élasticité (MPa) du conductur, momnt d inrti quadratiqu d la sction (cm 4 ), mass du conductur (kg par cm d longuur), k f cofficint dépndant du mod d fixation d la barr sur ss appuis (k f = 3,14 pour ls supports ordinairs où la barr st simplmnt tnu, k f = 4,73 pour ls supports qui réalisnt un ncastrmnt rigid, k f = 3,93 dans l cas mixt où l un ds supports st libr, l autr ayant un ncastrmnt rigid). La pulsation du résau étant ω = 2 π f, on calcul l xprssion donnant l factur d résonanc r : r = E J mω La figur 1 indiqu l factur d contraint à prévoir n fonction du rapport L/r, donc d la distanc ntr supports. k c k c = F'/F factur d contraint L distanc ntr supports F ffort sur l conductur F' sollicitation réll du conductur r factur d résonanc Figur 1 Zon d résonanc t factur d contraint [8] Ctt distanc L doit êtr choisi d façon tll qu l rapport L/r soit n dhors d la zon tramé pour l factur d contraint k c admis. Compt tnu d c qui précèd, il faut : qu l rapport L/r s trouv n dhors d la zon d résonanc, ou, si cla n st pas possibl, admttr pour l métal un taux d fatigu plus faibl, égal à 1 % d la limit élastiqu ; notr qu cs calculs n sont valabls qu pour ds partis droits d assz grand longuur ; dans l cas d plusiurs barrs n parallèl par phas, considérr, n princip, dux fforts : a) ntr phass (c st clui auqul il st fait référnc) ; on doit prndr, pour l calcul, l courant total d un phas t, pour modul d flxion, clui qui corrspond à l nsmbl ds barrs d un phas, b) ntr barrs d un mêm phas (mais sulmnt pour ls barrs xtrêms, ls intrmédiairs supportant ds fforts opposés qui s équilibrnt) ; ls fforts puvnt êtr négligés car l intrvall ntr barrs st faibl t si, par suit d lur élasticité, ls barrs d un mêm phas s touchnt, il n y a aucun fft élctriqu t ls fforts sont annulés. On put égalmnt admttr, comm taux d fatigu, snsiblmnt la limit d élasticité, sans cofficint d sécurité, car cs fforts sont hurusmnt rars t n durnt qu un tmps très court. 5. Connxions L /r 2,24 2,45 3,55 5,22 6,12 Tchniqus d l Ingéniur, traité Géni élctriqu D

14 JEUX DE BARRES À BASSE TENSION tion ds ncombrmnts par débordmnt d chaqu côté ds barrs ainsi qu ntr phass ou polarités, t avc un limit d praticabilité jusqu à 2 ou 3 barrs) ; soudag ; il occasionn un ncombrmnt minimal, mais ds difficultés d réalisation n plac, d montag ou d démontag ultériur. D un façon général, l boulonnag st utilisé pour l cuivr t ls barrs d aluminium d ptits dimnsions (jusqu à 1 12,5 mm, par xmpl), t l soudag au-dlà. L boulonnag st aussi à pu près généralisé pour ls raccordmnts sur l apparillag. 5.1 Résistancs d connxion Rapport ds résistancs δ = R d R b 2, 1,6 1,2,8, Rapport r = rcouvrmnt épaissur r Aussi bin préparé qu soit la surfac d un barr, ll n st jamais parfaitmnt liss ni plan. Lorsqu dux surfacs sont appliqués l un sur l autr sous un crtain prssion, lls n sont n contact qu par crtains points ou ptits surfacs ; lorsqu la prssion augmnt, l nombr d points t ls surfacs augmntnt. La surfac réll d contact d un connxion st donc toujours infériur à la surfac ds élémnts métalliqus n rgard ; ll st applé surfac d contact apparnt. En pratiqu, la surfac réll d contact s limit aux régions auxqulls la prssion st appliqué d façon ffctiv ; dans un jonction boulonné, c sont clls ds zons avoisinant ls boulons. Ls connxions d barrs doivnt êtr conçus pour assurr la résistanc minimal d contact. Dans l cas d un assmblag par prssion, ctt résistanc R j st constitué : par la résistanc d contact proprmnt dit (ou d intrfac) R i ; par la distorsion ds ligns d courant qui, indépndammnt d la natur du métal t d la largur ds barrs, st fonction d la longuur d rcouvrmnt t d l épaissur ds barrs, t introduit un résistanc supplémntair (résistanc d distorsion) R d : R j = R i + R d En pratiqu, l courant s concntr aux xtrémités du joint où la dnsité d courant put êtr plusiurs fois supériur à c qu ll st au cntr (fft idntiqu pour un joint droit ou un T). Il n découl qu il st inutil d augmntr xagérémnt la longuur d rcouvrmnt. L rapport ds résistancs δ = R d / R b st clui d la résistanc d distorsion R d à la résistanc R b d un longuur d barr r égal à cll du rcouvrmnt. Ctt xprssion put s écrir : R d R b δ = = R ρ d r avc hautur d la barr, r épaissur d la barr, longuur d rcouvrmnt, ρ résistivité du métal. La figur 11, valabl aussi bin pour l cuivr qu pour l aluminium, montr qu δ décroît rapidmnt jusqu à un valur voisin d 2, puis tnd asymptotiqumnt vrs,5 lorsqu r / dépass 6 ; Il n y a donc pas liu, d c point d vu, d réalisr ds rcouvrmnts supériurs à 6 fois l épaissur d la barr. Toutfois, ls considérations d dnsité d courant aux contacts t surtout d l spac nécssair au boulonnag font largmnt dépassr ctt limit. Figur 11 Efft d la distorsion du courant dans un joint par rcouvrmnt [1] Nota : crtains connxions sont réalisés par ds joints soupls soit au moyn d trsss, soit, plus communémnt, par ds mpilags d clinquants. C st notammnt l cas ds joints d dilatation dans ls jux d barrs, d changmnts d dirction complxs, ou d raccordmnts sur ds apparillags soumis à ds vibrations ou à ds mouvmnts limités. Dans c cas, il n faut pas mpilr ls élémnts soupls ls uns sur ls autrs mais, soit ls intrcalr régulièrmnt ntr ls barrs, soit, miux, utilisr ds élémnts soudés sur un smll qui st boulonné sur ls barrs. L mpilag additionn ls résistancs d contact t la répartition du courant dans ls constituants st invrsmnt proportionnll au total d clls-ci. 5.2 Dnsités d courant Dans l cas ds assmblags par prssion, ls étuds mnés par différnts auturs rcommandnt d n pas dépassr, aux jonctions, ls dnsités d courants suivants : cuivr sur cuivr : d 5 à 6 A/cm 2 ; aluminium sur aluminium : d 3 A/cm 2 pour ds contacts d l ordr d 1 cm 2, à 1 A/cm 2 pour ds contacts d l ordr d 4 cm 2 ; 7 à 8 A/cm 2 au-dssus d 5 cm 2 t, pour ls faibls surfacs d contact (jusqu à 2 cm 2 ), ll put attindr 5 A/cm 2 ; cuivr sur aluminium (ou l invrs) : 15 à 2 A/cm 2 pour ds contacts dircts (sans intrposition d bimétal). Cs dnsités d courant sont détrminés à partir d la sction apparnt, sans déduction ds prçags. Ls barrs n aluminium rvêtu soit par étamag, soit par nicklag, prmttnt d millurs contacts, avc ds dnsités d courant plus élvés, allant d 55 A/cm 2 pour ds contacts d l ordr d 1 cm 2 à près d 3 A/cm 2 pour ds contacts d 4 cm 2 ; pour d faibls surfacs (2 cm 2 ), lls puvnt mêm attindr 75 A/cm Façonnag Ls barrs puvnt êtr pliés à froid, à plat, sur chant ou chantournés (changmnt d plan t rotation à 9 ). L pliag à plat s ffctu avc un rayon d courbur intériur d 2 à 2,5 fois l épaissur pour l aluminium ; pour l cuivr d 1 à 1,5. L chantournag s ffctu sur un longuur d barr d au moins 1,5 fois la hautur. L pliag à plat sur chant n s ffctu qu pour ds barrs d ptits dimnsions, avc un outillag spécial, parfois à chaud. Ls autrs opérations s ffctunt à la plius à barrs. D Tchniqus d l Ingéniur, traité Géni élctriqu

15 JEUX DE BARRES À BASSE TENSION Au-dlà d épaissurs d l ordr d 16 mm, d autrs moyns sont mis n œuvr pour assurr ls changmnts d dirction, tls qu ls raccords boulonnés, ls joints soupls, l soudag. Dans l cas du travail sur l cuivr t sur l aluminium, ls outillags doivnt êtr nttoyés n passant d un métal à l autr, l dépôt d particuls d cuivr sur l aluminium étant suscptibl, n présnc d humidité, d provoqur ds corrosions. 5.4 Préparation ds surfacs Tant pour l cuivr qu pour l aluminium, ls surfacs doivnt êtr plans t nttoyés ; un drssag à la lim après prçags, suivi d un préparation à la toil émri ou d un brossag métalliqu, st nécssair (avc ls mêms précautions qu précédmmnt pour l passag d un métal à l autr). Dans l cas d l aluminium, n raison d la formation rapid, au contact d l air, d un couch d alumin isolant, tout traitmnt doit êtr ffctué soit sous graiss nutr, soit miux à sc t immédiatmnt suivi d un nduction d graiss nutr (vaslin, par xmpl). Ctt drnièr méthod évit l mélang graiss-impurtés ou particuls d alumin, qui rnd rapidmnt la bross ou la toil émri inutilisabls. Pour l aluminium, à l xtériur, n cas d boulonnag, on utilis du Contactal (graiss nutr chargé d particuls métalliqus qui améliornt la qualité du contact). Au srrag, l xcès d graiss st xpulsé, réalisant un joint étanch ; cla put égalmnt s fair pour l cuivr, n cas d atmosphèr oxydant. Pour l cuivr égalmnt, l étamag au trmpé put êtr rcommandé pour ds jonctions travaillant à ds tmpératurs élvés, n atmosphèr oxydant ou corrosiv (pour un millur résultat, l étamag doit s fair just avant l assmblag final). Pour ls barrs n aluminium rvêtus (cs rvêtmnts n sont pas ds protctions contr ls agnts corrosifs, ni prévus pour un utilisation dirct à l xtériur), la préparation n nécssit ni abrasion ni graissag. 5.5 Boulonnag L utilisation généralisé du boulonnag pour ls assmblags prmt l démontag ultériur ; on n utilis guèr ls srr-barrs qu pour ds cas particulirs, notammnt la réalisation d dérivations n cas d intrvntion sur ds installations xistants t sur ls barrs médians d un ju, n raison d l impossibilité d prçag ou pour ds gains d tmps. Ls jonctions s font n utilisant ds plaqus d rcouvrmnt n barrs d mêm natur (figur 12). La prssion d contact n doit pas êtr trop élvé ni dépassr la limit élastiqu d la barr, sinon l échauffmnt pourrait produir un crtain fluag qui s traduirait au rfroidissmnt par un diminution d ctt prssion. Il n st d mêm n cas d utilisation d boulons d métal différnt d clui d la barr ; autrfois, on utilisait ds vissris n cuivr ou n aluminium, pour avoir un dilatation idntiqu, mais ls résistancs mécaniqus étant moindrs, la multiplication ds boulons pouvait présntr crtains difficultés. L utilisation généralisé d boulonnri n acir st donc rationnll, sous résrv d compnsr ls ffts d dilatations différnts par ds rondlls spécials s opposant au dssrrag ds assmblags, qull qu soit la natur du métal (Growr pour l cuivr, Bllvill pour l aluminium), après intrposition d rondlls plats élargissant la surfac d prssion. Il convint égalmnt d n pas dépassr la limit d résistanc ds boulons, l importanc du srrag dépndant ds conditions d pos (forc du montur, longuur d la clé, qualité ds filtags, tc.). Pour l aluminium notammnt, l utilisation d clés dynamométriqus st fortmnt rcommandé. La prssion d srrag aux contacts doit êtr d l ordr d,5 à 2 kg/mm 2 pour l aluminium, d 1,5 à 3 kg/mm 2 pour l cuivr. Cla prmt d détrminr l nombr d boulons nécssairs (figur 13). À l xtériur ou n miliu humid, après préparation, ls connxions mixts cuivr-aluminium nécssitnt l intrposition d un plaqu d bimétal, obtnu par colaminag d un tôl d cuivr t d un tôl d aluminium, d un épaissur total d nviron 1 mm, débordant d qulqus millimètrs d la surfac d contact t dont ls bords sont légèrmnt rlvés. La boulonnri st, dans c cas, galvanisé, t l utilisation du Contactal st indispnsabl côté aluminium. La figur 13 corrspond à l utilisation d boulons n acir d résistanc 6 kg/mm 2 t d limit élastiqu 3 à 35 kg/mm 2. Pour l calcul d la résistanc mécaniqu ds boulons (d mêm qu pour l calcul ds supports isolants évoqués au paragraph 4.2.3), on s rportra aux élémnts classiqus d la mécaniqu statiqu, non rpris ici. 5.6 Soudag L soudag autogèn du cuivr nécssit ds précautions particulièrs (il convint d évitr ls atmosphèrs réductrics à chaud). Il st pu utilisé, n raison d la tmpératur d fusion à attindr. Pour l aluminium, par contr, ctt tmpératur rlativmnt bass (66 C) rnd plus facil l utilisation du chalumau oxyacétyléniqu, avc bagutts d métal d apport. Pour ls dux métaux, on utilis n outr : l soudag à l arc TIG (tungstn inrt gas), sous atmosphèr inrt (argon, n général), avc élctrod n tungstèn t bagutts d métal d apport ; l soudag à l arc MIG (mtal inrt gas), avc fil d aluminium ou d cuivr srvant à la fois d élctrod t d métal d apport, sous argon. Forc d srrag (kg) Srrag maximal Srrag minimal 4 Figur 12 Jonction par plaqus d srrag t boulons [2] Figur 13 Forc d srrag n fonction du diamètr ds boulons [2] Diamètr du boulon (mm) On rappll qu un kilogramm-forc vaut 9,8665 N Tchniqus d l Ingéniur, traité Géni élctriqu D