Le toronnage des conducteurs fait référence au toronnage de plusieurs fils simples de diamètres identiques ou différents ensemble dans une certaine direction et selon certaines règles pour former une âme de fil toronné globale. Les conducteurs massifs de grande section ne peuvent pas être posés, formés et connectés en douceur car ils ne sont pas faciles à plier. Les conducteurs multibrins résolvent ce problème. Les méthodes de toronnage dépendent du métal et de ses propriétés.
Toronnage concentrique
C'est la manière typique dont les conducteurs des câbles d'alimentation sont torsadés. Se compose d'une ligne centrale ou d'un noyau entouré d'une ou plusieurs couches de spirales. Chaque couche suivante ajoute six âmes de fil de plus que la couche précédente. À l'exception des conducteurs toronnés dans une direction, chaque couche est posée dans la direction opposée à la couche située en dessous. Pour les conducteurs des câbles électriques, l'âme est un fil unique et les fils torsadés ont tous le même diamètre. Comme le montre la figure, la première couche à l'extérieur de l'âme du fil est composée de 6 fils ; la deuxième couche est composée de 12 fils ; la troisième couche est composée de 18 fils ; et ainsi de suite. La distance à laquelle un seul fil d'un conducteur parcourt une spirale complète dans une couche est appelée le pas. Les exigences en matière de pas sont spécifiées dans la partie 4 de la norme ASTM. Le pas doit être compris entre 8 et 16 fois le diamètre extérieur de la couche de pose correspondante.
Dans les câbles d'alimentation, la norme de toronnage est la classe B. La norme exige que le sens de torsion le plus à l'extérieur soit laissé. Cela signifie que lorsqu'on les regarde le long de l'axe du conducteur du câble, les brins les plus extérieurs sont tordus vers la gauche lorsqu'ils quittent l'observateur. Une meilleure flexibilité est obtenue en augmentant le nombre de fils uniques dans le conducteur. La classe C a une couche de fil de plus que la classe B, et la classe D a une couche de fil de plus que la classe C. Paramètres de niveau jusqu'au niveau M (couramment utilisé pour le soudage des câbles, etc.). Les conducteurs de classe C et de classe D ont un poids similaire à celui des conducteurs de classe B et ont des diamètres extérieurs supérieurs de 3 mils à ceux des conducteurs de classe B. n=1+3N (N+1) peut être utilisé pour calculer le nombre de fils simples deconducteurs torsadés concentriquement. Dans la formule, n est le nombre total de fils simples dans le conducteur multibrin ; N est le nombre de couches à l'extérieur du fil unique central.
Échouage compact
Ce concept décrit l'intégration étroite des couches échouées par une légère déformation. La surface du conducteur n'est pas réduite. Le diamètre du conducteur compacté final peut être réduit de 3 % maximum par rapport au diamètre équivalent des conducteurs à âme concentrique ordinaires. La réduction commune est de 2,5%.
La réduction du pas extérieur du conducteur peut résoudre ce problème, mais entraîne une impédance élevée et nécessite la consommation de davantage de matériau conducteur.
Le toronnage compact est la méthode de toronnage la plus courante car le pas défini dans le toronnage concentrique crée de minuscules espaces entre les couches de conducteurs. Le matériau à faible viscosité « tombe » dans ces interstices après extrusion. Cela entraîne des irrégularités de surface, augmente la tension à supporter et rend la couche plus difficile à décoller.
Échouage de ligne de profil
Cette méthode est similaire au toronnage par compactage, sauf que le processus de formage supplémentaire permet de réduire le diamètre du conducteur de 9 % par rapport au diamètre des conducteurs toronnés concentriquement ordinaires. Il en résulte un diamètre de conducteur qui est approximativement celui d'un conducteur solide. Cependant, la lame d'air existe toujours comme canal de migration de l'humidité. Le principal avantage des conducteurs multibrins profilés est le diamètre réduit du conducteur.
Échouage en grappe
Ce concept est utilisé pour décrire la torsion centralisée de fils uniques dans une direction uniforme sans tenir compte de la disposition géométrique.
Cette structure est utilisée pour les câbles avec des conducteurs de petit calibre américain qui nécessitent une flexibilité extrêmement élevée, tels que les câbles portables utilisés dans les aspirateurs, les tondeuses à gazon, etc.
Dans les conducteurs de classe K et de classe M, le diamètre du fil unique est constant. La section transversale de conducteur requise est satisfaite en augmentant le nombre de fils simples.
Multi-échouage
Ce concept est utilisé pour les conducteurs toronnés concentriques où chaque fil est également échoué. C'est-à-dire un ensemble de conducteurs concentriques et de conducteurs groupés. Le conducteur final est construit à partir d’un assemblage concentrique de conducteurs groupés ou toronnés coaxialement. Chaque groupe est constitué d'un certain nombre de fils uniques, plutôt que d'un seul fil. La description d'un conducteur multibrin doit donner le nombre de groupes de brins et le nombre de fils simples dans chaque groupe.
Les câbles de classe G et de classe H sont couramment utilisés pour l'exploitation minière des câbles portables. Les câbles de classe I, de classe L et de classe M utilisent des câbles torsadés pour former des câbles concentriques avec la même taille de fil unique. La taille de la section transversale requise peut être obtenue en augmentant le nombre de fils. Les câbles de classe I utilisent un fil unique #24AWG (0,020 pouces), les câbles de classe L utilisent des fils simples #30AWG (0,010 pouces) et les câbles de classe M utilisent des fils simples #34AWG (0,0063 pouces). Les câbles de classe I sont généralement utilisés sur les chemins de fer, tandis que les câbles de classe L et de classe M sont utilisés dans des applications plus portables telles que les câbles de soudage et les cordons d'alimentation mobiles.
Conducteur en forme d'éventail
Un conducteur dont la section transversale est approximativement en forme d'éventail est appelé conducteur en forme d'éventail. Un câble à trois conducteurs typique comporte trois secteurs de 120°, qui forment la forme de base d'un câble circulaire. De tels câbles ont un diamètre extérieur plus petit que les câbles à conducteurs concentriques correspondants et peuvent présenter une impédance alternative plus faible en raison des effets de proximité réduits.
Pour les câbles isolés en papier, les conducteurs sectoriels sont pour la plupart torsadés et compactés pour obtenir le rapport le plus élevé possible entre la section transversale du conducteur et la section transversale du câble. La forme et les dimensions exactes des produits de chaque fabricant varient légèrement.
L'image montre les valeurs nominales typiques d'un conducteur compressé en forme d'éventail.
Dans une certaine mesure, des conducteurs sectoriels rigides plutôt que toronnés ont été utilisés dans les câbles basse tension, et il y a eu des tentatives pour utiliser de tels conducteurs dans les câbles moyenne tension, mais cela n'a pas encore été réalisé pour des raisons économiques de l'époque.
Chef d'orchestre Milliken
Les conducteurs Milliken sont circulaires et se composent de trois brins ou plus torsadés ensemble et séparés par une fine couche isolante. Chaque bloc transporte un courant inférieur à celui de l'ensemble du conducteur et le courant est transmis à travers les emplacements intérieurs et extérieurs de l'ensemble du conducteur. L'avantage de cette structure est que l'effet de peau est plus faible et que l'effet de peau plus petit rend l'impédance CA inférieure à celle de la méthode de torsion traditionnelle.
Cette forme de conducteur doit être envisagée pour une utilisation dans des câbles tels que 1 000 kcmil (correspondant à 507 mm² métrique) et des zones de section transversale plus grandes qui transportent des courants importants. Le diamètre d'un quart de conducteur est approximativement égal au diamètre d'un conducteur toronné concentriquement de classe B.
Conducteur annulaire
Les conducteurs annulaires sont des conducteurs toronnés circulaires dans lesquels des fils individuels sont toronnés autour d'un câble en fibre central, d'un tuyau métallique fileté ou d'une poutre en forme de I. L'avantage de ce type de conducteur est que pour un conducteur ayant une certaine section transversale, l'influence de l'effet de peau au centre peut être éliminée, ce qui réduit l'impédance CA globale. Sous réserve que l'espace le permette, les conducteurs annulaires sont plus économiques pour les câbles d'une section transversale de 60 Hz, 1 000 kcmil et plus, et pour les conducteurs de câbles d'une section transversale de 1 500 kcmil (correspondant à 760 mm² dans le système métrique) et plus sous faible -conditions de fréquence (telles que 25 Hz).