EuroWire May 2015

Article technique

Les données de la température et de la tension ont été enregistrées à des intervalles de 15 secondes en utilisant le logiciel LabVIEW de National Instruments. La température de l’échantillon a augmenté à cause de l’échauffement par effet Joule et, après un certain temps, elle est devenue stable. À ce point, le réchauffage dû à l’alimentation de CC a atteint la même valeur que l’énergie rayonnée de l’échantillon en évitant ainsi une augmentation supplémentaire de la température. La résistance du conducteur a été calculée en fonction de la tension mesurée immédiatement après l’allumage de l’alimentation (U 0 ), équation (1), et après la stabilisation de la température (U T ), équation (2). Ensuite, la variation (ou Delta) de la température du conducteur (Δt) a été calculée en utilisant la résistance initiale (R 20 ) et stabilisée (R t ), équation (3).

Température (ºC)

▲ ▲ Figure 2 : Graphique de la température de la section transversale

On a appliqué l’énergie électrique simulée à une paire de chaque câble du modèle. Un solveur stationnaire a été utilisé pour déterminer le comportement thermique pour (a), un point situé au centre d’un des conducteurs excités (voir la position de la sonde à la Figure 1 ), et (b), un graphique 2-D de la température de la section transversale ( Figure 2 ). Comme prévu, sur le graphique 2-D, la température maximale du système prédisposé est évidente à proximité des conducteurs excités.

Échantillon de câble

Thermo couple

Méthode d’essai et résultats

où

Câbles d’alimentation CC

Cette méthodologie a été répétée en utilisant quatre valeurs de courant (I) différentes, ou bien 1,0A, 1,4A, 1,8A et 2,2A. La Figure 4 montre la variation de température dans le conducteur par rapport au niveau de courant CC simulé dans la sonde (voir la Figure 1 ) et calculée à partir de la mesure. Les résultats montrent une corrélation linéaire dans le cas de la variation de température (Delta) du conducteur, et dans le cas du courant représenté sur des échelles logarithmiques. Sur la base de cette relation, il a été possible d’appliquer une approximation, dans le format Δ t = x * I y , pouvant être utilisée pour prévoir l’augmentation de température du conducteur pour des valeurs de courant hors de la gamme mesurée. Pour le câble U/FTP 26AWG Cat6A, l’approximation a été la suivante: En utilisant l’approximation, un courant de 3A entraînerait une augmentation de température de 20,7°C dans un seul câble avec une température environnementale fixe de 20°C.

▲ ▲ Figure 3 : Configuration de la mesure

La méthode d’essai proposée par le Sous-comité 46C de l’IEC [3] a été appliquée pour établir l’augmentation de la température dans le conducteur causée par l’alimentation de CC. Cette méthode prévoyait la mesure de la tension fournie et la température du revêtement en utilisant un échantillon de 100 mètres de câble enroulé sur un dévidoir et positionné à l’intérieur d’une chambre climatique à une température fixe de 20°C (voir la Figure 3 ). Cette méthode a été suivie en utilisant un échantillon de câble U/FTP Cat6A avec des conducteurs en cuivre de 26AWG, comme simulé dans la section 2. L’échantillon de câble a été conditionné à 20°C durant au moins 16 heures avant l’essai. Un thermocouple du type J a été placé le long du revêtement, à un point situé à moitié du câble. En utilisant un alimentateur de laboratoire Keithley 2200-60-2 (60V, 2,5A) avec un fonctionnement à courant constant, un courant (I) de 0,6A a été appliqué à la paire soumise à l’essai en plaçant en court-circuit l’autre extrémité de l’échantillon.

Le modèle a été mis au point pour reproduire la méthode de mesure proposée [3] , et pour consentir la comparaison entre la théorie et la pratique. C’est dans ce but qu’une configuration de cinq câbles linéaires, permettant d’effectuer une prévision satisfaisante du comportement ther- mique au centre du câble sans avoir besoin d’inclure d’autres câbles dans un modèle exigeant une majeure ressource computationnelle, a été réalisée. différentes composantes du câble U/FTP 26AWG Cat6A, on a appliqué des propriétés du matériau telles que la capacité thermique à pression constante, la densité et la conductivité thermique. Ces propriétés ont été appliquées au conducteur de cuivre (Cu), à la bande d’aluminium/PET (Al/PET), au revêtement à faible émission de fumées et sans alogènes (LSZH) et à l’isolation polyoléfine (voir la Figure 1 ). Pour ce modèle on a considéré des mécanismes de conduction, de convection et de transfert de la chaleur par irradiation [5] . Pour représenter les

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Mai 2015