EP2657944A2 - Câble de transport d'énergie électrique - Google Patents

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EP2657944A2
EP2657944A2 EP13160189.0A EP13160189A EP2657944A2 EP 2657944 A2 EP2657944 A2 EP 2657944A2 EP 13160189 A EP13160189 A EP 13160189A EP 2657944 A2 EP2657944 A2 EP 2657944A2
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EP
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aluminum
layer
coated
son
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EP13160189.0A
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Stéphane Morice
Rodrigue Sumera
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Nexans SA
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Nexans SA
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
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    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B7/00—Insulated conductors or cables characterised by their form
    • H01B7/0009—Details relating to the conductive cores
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B1/00—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors
    • H01B1/02—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors mainly consisting of metals or alloys
    • H01B1/023—Alloys based on aluminium
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B1/00—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors
    • H01B1/02—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors mainly consisting of metals or alloys
    • H01B1/026—Alloys based on copper

Definitions

  • the invention relates to a cable for transporting electrical energy, particularly low voltage.
  • an electric power transmission cable comprising a central core of aluminum wires coated with a metal coating and a peripheral layer at least partially made of copper wires.
  • the patent document US 3,683,103 discloses an electric power transmission cable having a central core of aluminum wires and a peripheral layer at least partially made of copper wires, these aluminum and copper wires being coated with a layer of metal coating or metal alloy to eliminate galvanic corrosion.
  • This metal coating layer may be silver, nickel or tin and has a minimum thickness of 1 micron.
  • an electric power transmission cable comprising a central core of aluminum wires coated with a metal coating and a peripheral layer made at least partially of copper wires, said aluminum wires and of copper being coated with a coating layer of metal or metal alloy having a galvanic potential difference with positive aluminum and less than or equal to 300mV, under salt spray as defined in the European standard NF EN 60068-2- 1, characterized in that the thickness of the coating layer of the aluminum wires is greater than that of the coating layer of the copper wires.
  • the cable does not lose its electrical contact resistance after 240 hours of submission to a salt spray.
  • said coating layer is tin.
  • the transverse surface of said copper wires coated with the peripheral layer is between 15% and 100% of the total transverse surface of the wires of the peripheral layer, the other wires of this layer being coated aluminum.
  • Said son are advantageously of circular section.
  • Said coated aluminum son may have a diameter of the order of 0.2 mm to 2 mm.
  • Said coated copper wires may have a diameter of the order of 0.2 mm to 2 mm.
  • the thickness of said coating layer is preferably of the order of 0.5 to 7 microns.
  • the thickness of the coating layer of the aluminum wires is of the order of 4 microns and that of the coating of copper wires of the order of one micron.
  • Such a thickness of the coating layer of the copper wires makes it possible to avoid them being apparent, knowing that a crack in this layer is not very problematic, and such a thickness of the coating layer of the aluminum wires ensures absence of crack in this layer during crimping.
  • the outer layer may consist partially of coated copper son, the other son of this layer being aluminum, coated as the central core son.
  • FIGS. 1 to 5 are cross-sectional views of a cable according to the invention according to several embodiments.
  • a low-voltage electrical energy transmission cable comprises a central core of aluminum wires 1 covered with a metal coating 1A and an outer layer made at least partially of copper wires 2.
  • said aluminum 1 and copper 2 son are coated with a coating layer 1A, 2A of metal or metal alloy having a galvanic potential difference with the positive aluminum and less than or equal to 300 mV, under salt spray as defined in European Standard NF EN 60068-2-11.
  • this coating layer 1A, 2A is tin, which has a potential difference with aluminum of the order of 300 mV.
  • the thickness of the coating layer is of the order of 0.5 to 7 microns.
  • the thickness of the coating layer 1A of the aluminum wires is greater than that of the coating layer 2A of the copper wires.
  • the thickness of the coating layer 1A of the aluminum wires is of the order of 4 microns and that of the coating layer 2A copper son of the order of one micron.
  • the transverse surface of the coated copper wires 2 of the peripheral layer is between 15% and 100% of the total transverse surface of the wires of the peripheral layer, the other wires 3 of this layer being made of aluminum, coated like the wires 1 of the central core.
  • These conductive wires are stranded.
  • the wires are of circular section, as illustrated on the Figures 1 to 3 .
  • the outer layer consists completely of coated copper wires 2.
  • the outer layer is partially formed of coated copper son 2, the other son 3 of this layer being aluminum, coated as the son 1 of the central core.
  • the coated aluminum wires may have a diameter in the range of 0.2 mm to 2 mm and the coated copper wires may have a diameter of the order of 0.2 mm to 2 mm.
  • the wires can also be of non-circular section, as illustrated on the figure 4 , where they are of triangular section, or on the figure 5 , where they are of trapezoidal section.
  • Cables according to the invention were tested by measuring the variation of the electrical resistance of a 12 cm cable with a lug at each end. Since the electrical resistance of the cable does not change over time, the recorded variations are therefore representative of the variation in electrical resistance of contact between the end lugs and the cable, with submission to a salt mist as defined in the European standard NF EN 60068-2-11.
  • Cable No. 1 is a cable according to the invention consisting of one of 9 aluminum wires coated with tin with a diameter of 0.51 mm and 4 tin-coated copper wires all at the periphery and with a diameter of 0.3 mm.
  • Cable No. 2 is a cable according to the invention consisting of 7 aluminum wires coated with tin of a diameter of 0.51 mm and 6 tin-coated copper wires all at the periphery and a diameter of 0.3 mm.
  • the cable No. 3 is a cable according to the invention consisting of one of 4 aluminum wires coated with tin of a diameter of 0.51 mm and 12 tin-coated copper wires all at the periphery and with a diameter of 0.3 mm.
  • the variation of the electrical contact resistance between the cable connections according to the invention is comparable to that of a cable consisting of 7 copper wires with a diameter of 0.51 mm (cable No. 6) and much lower. to that of a cable consisting of 7 wires of tin-coated aluminum with a diameter of 0.51 mm (cable No. 4) or a cable made of 7 aluminum wires of a diameter of 0.51 mm (cable n ° 5).

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  • Non-Insulated Conductors (AREA)

Abstract

L'invention concerne un câble de transport d'énergie électrique comportant un noyau central de fils d'aluminium (1) recouverts d'un revêtement métallique (1A) et une couche périphérique constituée au moins partiellement de fils de cuivre (2), lesdits fils d'aluminium (1) et de cuivre (2) étant recouverts d'une couche de revêtement en métal ou alliage métallique (1A, 2A) présentant une différence de potentiel galvanique avec l'aluminium positive et inférieure ou égale à 300mV, sous brouillard salin tel que défini dans la norme européenne NF EN 60068-2-1. Selon l'invention, l'épaisseur de la couche de revêtement (1A) des fils d'aluminium est supérieure à celle de la couche de revêtement (2A) des fils de cuivre.

Description

  • L'invention concerne un câble de transport d'énergie électrique en particulier basse tension.
  • Elle concerne plus précisément un câble de transport d'énergie électrique comportant un noyau central de fils d'aluminium recouverts d'un revêtement métallique et une couche périphérique constituée au moins partiellement de fils de cuivre.
  • Le document de brevet EP 2 224 257 décrit un tel câble dont les fils d'aluminium du noyau central sont revêtus d'une couche de cuivre.
  • Si un tel agencement évite la formation d'alumine sur les fils en aluminium en présence d'oxygène et permet d'assurer une bonne conductivité à la connexion d'une cosse tout en permettant l'obtention d'un câble plus léger, le problème technique que pose une telle solution est la corrosion galvanique entre le cuivre et l'aluminium à l'extrémité d'un tel câble ou lors des perforations du revêtement en cuivre des fils d'aluminium. Il en résulte une corrosion galvanique créant une variation de la résistance électrique de contact entre des connexions ou des cosses d'extrém ité et de tels câbles relativement im portante.
  • Le document de brevet US 3 683 103 décrit un câble de transport d'énergie électrique comportant un noyau central de fils d'aluminium et une couche périphérique constituée au moins partiellement de fils de cuivre, ces fils d'aluminium et de cuivre étant recouverts d'une couche de revêtement en métal ou alliage métallique afin d'éliminer la corrosion galvanique. Cette couche de revêtement en métal peut être en argent, en nickel ou en étain et présente une épaisseur minimale de 1 micron.
  • Lors du sertissage d'une cosse d'extrémité ou d'une connexion, compte-tenu de la relative faible épaisseur de la couche de revêtement de métal, des fissures peuvent apparaître dans cette couche. Ces fissures du revêtement des fils d'aluminium est problématique puisqu'il peut entraîner une corrosion galvanique entre le cuivre et l'aluminium.
  • Pour résoudre ce problème, l'invention propose un câble de transport d'énergie électrique comportant un noyau central de fils d'aluminium recouverts d'un revêtement métallique et une couche périphérique constituée au moins partiellement de fils de cuivre, lesdits fils d'aluminium et de cuivre étant recouverts d'une couche de revêtement en métal ou alliage métallique présentant une différence de potentiel galvanique avec l'aluminium positive et inférieure ou égale à 300mV, sous brouillard salin tel que défini dans la norme européenne NF EN 60068-2-1, caractérisé en ce que l'épaisseur de la couche de revêtement des fils d'aluminium est supérieure à celle de la couche de revêtement des fils de cuivre.
  • Grâce à l'invention, le câble ne perd pas sa résistance électrique de contact après 240 heures de soumission à un brouillard salin.
  • Selon un mode de réalisation préféré, ladite couche de revêtement est en étain.
  • De préférence, la surface transversale desdits fils de cuivre revêtus de la couche périphérique est comprise entre 15% et 100% de la surface transversale totale des fils de la couche périphérique, les autres fils de cette couche étant en aluminium revêtus.
  • Lesdits fils sont avantageusement de section circulaire.
  • Lesdits fils d'aluminium revêtus peuvent avoir un diamètre de l'ordre de 0,2 mm à 2 mm.
  • Lesdits fils de cuivre revêtus peuvent avoir un diamètre de l'ordre de 0,2 mm à 2 mm.
  • L'épaisseur de ladite couche de revêtement est de préférence de l'ordre de 0,5 à 7 microns.
  • Avantageusement, l'épaisseur de la couche de revêtement des fils d'aluminium est de l'ordre de 4 microns et celle de la couche de revêtement des fils de cuivre de l'ordre d'un micron.
  • Une telle épaisseur de la couche de revêtement des fils de cuivre permet d'éviter qu'ils soient apparents, sachant qu'une fissure dans cette couche est peu problématique, et une telle épaisseur de la couche de revêtement des fils d'aluminium assure l'absence de fissure dans cette couche, lors d'un sertissage.
  • La couche externe peut être constituée partiellement de fils de cuivre revêtus, les autres fils de cette couche étant en aluminium, revêtus comme les fils du noyau central.
  • L'invention est décrite ci-après plus en détail à l'aide de figures ne représentant que des modes de réalisation préférés de l'invention.
  • Les figures 1 à 5 sont des vues en coupe transversale d'un câble conforme à l'invention selon plusieurs modes de réalisation.
  • Un câble de transport d'énergie électrique basse tension comporte un noyau central de fils d'aluminium 1 recouverts d'un revêtement métallique 1A et une couche externe constituée au moins partiellement de fils de cuivre 2.
  • Selon l'invention, lesdits fils d'aluminium 1 et de cuivre 2 sont revêtus d'une couche de revêtement 1A, 2A en métal ou alliage métallique présentant une différence de potentiel galvanique avec l'aluminium positive et inférieure ou égale à 300 mV, sous brouillard salin tel que défini dans la norme européenne NF EN 60068-2-11.
  • Selon un mode de réalisation préféré, cette couche de revêtement 1A, 2A est en étain, qui présente une différence de potentiel avec l'aluminium de l'ordre de 300 mV.
  • L'épaisseur de la couche de revêtement est de l'ordre de 0,5 à 7 microns. De préférence, l'épaisseur de la couche de revêtement 1A des fils d'aluminium est supérieure à celle de la couche de revêtement 2A des fils de cuivre. Avantageusement, l'épaisseur de la couche de revêtement 1A des fils d'aluminium est de l'ordre de 4 microns et celle de la couche de revêtement 2A des fils de cuivre de l'ordre d'un micron.
  • La surface transversale des fils de cuivre revêtus 2 de la couche périphérique est comprise entre 15% et 100% de la surface transversale totale des fils de la couche périphérique, les autres fils 3 de cette couche étant en aluminium, revêtus comme les fils 1 du noyau central.
  • Ces fils conducteurs sont toronnés.
  • De préférence, les fils sont de section circulaire, comme illustrés sur les figures 1 à 3.
  • Selon l'exemple représenté sur la figure 1, la couche externe est constituée complètement de fils de cuivre revêtus 2.
  • Selon l'exemple représenté sur les figures 2 et 3, la couche externe est constituée partiellement de fils de cuivre 2 revêtus, les autres fils 3 de cette couche étant en aluminium, revêtus comme les fils 1 du noyau central.
  • Les fils d'aluminium revêtus peuvent avoir un diamètre de l'ordre de 0,2 mm à 2 mm et les fils de cuivre revêtus peuvent avoir un diamètre de l'ordre de 0,2 mm à 2 mm.
  • Les fils peuvent également être de section non-circulaire, comme illustrés sur la figure 4, où ils sont de section triangulaire, ou sur la figure 5, où ils sont de section trapézoïdale.
  • Il a été testé des câbles conformes à l'invention par mesure de la variation de la résistance électrique d'un câble de 12 cm avec une cosse à chaque extrémité. La résistance électrique du câble ne variant pas dans le temps, les variations enregistrées sont donc représentatives de la variation de résistance électrique de contact entre les cosses d'extrémité et le câble, avec soumission à un brouillard salin tel que défini dans la norme européenne NF EN 60068-2-11.
  • Les résultats de ces tests sont, où la variation de la résistance électrique est donnée en milli-Ohm :
    A 24 heures A 48 heures A 120 heures A 240 heures
    Câble n °1 < 0,01 0,02 0,19 0,12
    Câble n °2 < 0,01 < 0,01 0,013 0,07
    Câble n °3 < 0,01 < 0,01 < 0,01 0,03
    Câble n °4 0,5 0,87 1,53 2,46
    Câble n °5 4,677 99,47 135,68 246,85
    Câble n °6 < 0,01 < 0,01 < 0,01 < 0,01
  • Le câble n°1 est un câble conforme à l'invention constitué d'un de 9 fils d'aluminium revêtus d'étain d'un diamètre de 0,51 mm et de 4 fils de cuivre revêtus d'étain tous en périphérie et d'un diamètre de à 0,3 mm.
  • Le câble n°2 est un câble conforme à l'invention constitué de 7 fils d'aluminium revêtus d'étain d'un diamètre de 0,51 mm et de 6 fils de cuivre revêtus d'étain tous en périphérie et d'un diamètre de à 0,3 mm.
  • Le câble n°3 est un câble conforme à l'invention constitué d'un de 4 fils d'aluminium revêtus d'étain d'un diamètre de 0,51 mm et de 12 fils de cuivre revêtus d'étain tous en périphérie et d'un diamètre de 0,3 mm.
  • La variation de la résistance électrique de contact entre les connexions des câbles conformes à l'invention est comparable à celle d'un câble constitué de 7 fils de cuivre d'un diamètre de 0,51 mm (câble n°6) et bien inférieure à celle d'un câble constitué de 7 fils de d'aluminium revêtu d'étain d'un diamètre de 0,51 mm (câble n°4) ou d'un câble constitué de 7 fils d'aluminium d'un diamètre de 0,51 mm (câble n°5).

Claims (9)

  1. Câble de transport d'énergie électrique comportant un noyau central de fils d'aluminium (1) recouverts d'un revêtement métallique (1A) et une couche périphérique constituée au moins partiellement de fils de cuivre (2), lesdits fils d'aluminium (1) et de cuivre (2) étant recouverts d'une couche de revêtement en métal ou alliage métallique (1A, 2A) présentant une différence de potentiel galvanique avec l'aluminium positive et inférieure ou égale à 300mV, sous brouillard salin tel que défini dans la norme européenne NF EN 60068-2-1, caractérisé en ce que l'épaisseur de la couche de revêtement (1A) des fils d'aluminium est supérieure à celle de la couche de revêtement (2A) des fils de cuivre.
  2. Câble selon la revendication 1 , caractérisé en ce que ladite couche de revêtement (1A, 2A) est en étain.
  3. Câble selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la surface transversale desdits fils de cuivre revêtus (2) de la couche périphérique est comprise entre 15% et 100% de la surface transversale totale des fils de la couche périphérique, les autres fils (3) de cette couche étant en aluminium revêtus.
  4. Câble selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdits fils (1, 2, 3) sont de section circulaire.
  5. Câble selon la revendication 4, caractérisé en ce que lesdits fils d'aluminium revêtus ont un diamètre de l'ordre de 0,2 mm à 2 mm.
  6. Câble selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que lesdits fils de cuivre revêtus ont un diamètre 0,2 mm à 2 mm.
  7. Câble selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'épaisseur de ladite couche de revêtement (1A, 2A) est com prise entre 0,5 à 7 microns.
  8. Câble selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'épaisseur de la couche de revêtement (1A) des fils d'aluminium est de l'ordre de 4 microns et celle de la couche de revêtement (2A) des fils de cuivre de l'ordre d'un micron.
  9. Câble selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la couche externe est constituée partiellement de fils de cuivre (2) revêtus, les autres fils (3) de cette couche étant en aluminium, revêtus comme les fils du noyau central.
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