Calculatrice de section de câble : mm² et AWG, protection, court-circuit et moyenne tension

Ce que fait cette calculatrice

Ce sont quatre outils sur une même page. L’onglet basse tension donne la section minimale d’un conducteur dans les deux systèmes de sections qui coexistent sur le marché — les sections métriques de la CEI 60228 et les calibres américains AWG et kcmil — pour des conducteurs en cuivre et en aluminium à isolant thermoplastique (PVC, 70 °C) ou thermodurcissable (PR ou EPR, 90 °C). L’onglet moyenne tension calcule le courant admissible des câbles unipolaires de 3,6/6 kV à 18/30 kV avec la méthode de la CEI 60287. L’onglet court-circuit admissible indique quel courant de défaut supporte un conducteur, ou quelle section il faut pour un défaut donné. L’onglet méthodes IEEE ajuste le courant des tableaux de l’IEEE 835 à l’installation réelle (IEEE 399) et calcule la chute de tension, le court-circuit et la tension de tirage selon l’IEEE 525.

En basse tension, la section est déterminée par plusieurs conditions que la calculatrice vérifie simultanément, et c’est celle qui demande la plus grande section qui l’emporte :

1. l’échauffement en service (courant admissible, avec température, groupement et sol) ;
2. la coordination avec la protection contre les surcharges ;
3. la chute de tension le long du circuit ;
4. la contrainte thermique en court-circuit ;
5. les harmoniques qui chargent le neutre.

Les conditions 2 à 5 sont facultatives : elles s’activent avec leur case. Pour la section retenue, la calculatrice donne en outre le neutre, le conducteur de protection et la fiche CEI 60228 du conducteur.

Première condition : le courant admissible

Un câble s’échauffe par effet Joule et son isolant a une température maximale à ne pas dépasser en service continu : 70 °C pour le PVC et 90 °C pour les polymères réticulés. Le courant qui l’amène exactement à cette température est son courant admissible Iz, et il dépend de la façon dont le câble évacue la chaleur : un câble à l’air libre n’est pas un câble encastré dans une paroi isolante, et un câble seul n’est pas un câble dans un faisceau de douze.

La CEI 60364-5-52 tabule Iz pour chaque section, matériau et isolant en fonction du mode de pose de référence, désigné par une lettre :

• A1 et A2 : conducteurs isolés ou câble multiconducteur dans un conduit encastré dans une paroi thermiquement isolante. Le pire cas.
• B1 et B2 : idem, avec le conduit en montage apparent ou en goulotte.
• C : câble multiconducteur fixé directement au mur ou sur chemin de câbles non perforé.
• D1 et D2 : câble dans un conduit enterré ou enterré directement. La température de référence est ici celle du sol, 20 °C.
• E : câble multiconducteur à l’air libre ou sur chemin de câbles perforé, avec circulation d’air.
• F : câbles unipolaires jointifs à l’air libre ou sur chemin de câbles perforé, en trèfle ou en nappe (tableaux B.52.10 à B.52.13, de 25 à 630 mm²).
• G : câbles unipolaires espacés d’au moins un diamètre, en nappe horizontale ou verticale. C’est le mode qui admet le plus de courant.

Les valeurs des tableaux sont données à 30 °C de température ambiante (20 °C enterré), pour un seul circuit et, en pose enterrée, pour un sol de 2,5 K·m/W. Quand la réalité diffère, on applique des facteurs de correction :

• Température (tableaux B.52.14 et B.52.15) : de 1,22 à 10 °C jusqu’à 0,50 à 60 °C pour le PVC.
• Résistivité thermique du sol (tableau B.52.16), uniquement en D1 et D2 : un sol humide de 1 K·m/W augmente le courant de 18 % sous conduit et de 50 % en pose directe ; un sol sec de 3 K·m/W le réduit de 4 % et de 10 %.
• Groupement, avec le tableau qui correspond à la disposition réelle : B.52.17 pour les câbles groupés (ligne 1 : 0,80 pour deux circuits, 0,70 pour trois, 0,50 pour neuf) ou en simple couche sur mur, plafond, chemin de câbles ou échelle (lignes 2 à 5, plus favorables) ; B.52.18 pour les câbles enterrés directement selon leur espacement ; B.52.19 pour les conduits enterrés ; B.52.20 et B.52.21 pour les câbles multiconducteurs ou les ternes d’unipolaires sur plusieurs chemins de câbles superposés.

La condition vérifiée est Ib ≤ Iz × kT × kG × kR : le courant d’emploi ne peut pas dépasser le courant admissible corrigé. Quand le groupement sort de ce que tabule la norme — plus de six circuits dans des conduits enterrés, par exemple — la calculatrice le signale au lieu d’extrapoler.

Le NEC 310.16 fait de même avec les calibres américains et trois colonnes de température (60, 75 et 90 °C) selon le type d’isolant (TW ; THW/THWN/XHHW ; THHN/XHHW-2). La correction de température ambiante se calcule avec la formule de 310.15(B)(1) et l’ajustement pour plus de trois conducteurs porteurs dans la même canalisation avec le tableau 310.15(C)(1). Pour 14, 12 et 10 AWG, la protection est limitée à 15, 20 et 30 A même si le tableau permet davantage (240.4(D)) : si une protection supérieure est indiquée, la calculatrice augmente le calibre.

Deuxième condition : la protection contre les surcharges

Un câble qui respecte le courant admissible doit encore être correctement protégé. La CEI 60364-4-43 (433.1) impose deux conditions au dispositif de protection contre les surcharges :

• Ib ≤ In ≤ Iz : le courant assigné (ou le réglage) de la protection est compris entre le courant d’emploi et le courant admissible du câble.
• I2 ≤ 1,45 × Iz : le courant qui assure le fonctionnement effectif du dispositif dans le temps conventionnel, I2, ne dépasse pas 1,45 fois le courant admissible.

I2 dépend du dispositif : 1,45 In pour les disjoncteurs modulaires de la CEI 60898, 1,30 Ir pour les disjoncteurs industriels de la CEI 60947-2 et, pour les fusibles gG de la CEI 60269, 2,1 In jusqu’à 4 A, 1,9 In de 4 à 16 A et 1,6 In à partir de 16 A. Avec un disjoncteur modulaire, la seconde condition est remplie d’office ; avec un fusible gG, elle impose que l’Iz corrigé du câble atteigne 1,1 In.

Par exemple, 19 A triphasés dans un conduit en montage apparent (mode B1), cuivre et PVC. Avec un disjoncteur de 20 A, 2,5 mm² suffisent (Iz = 21 A). Avec un fusible gG de 20 A, I2 = 32 A exige Iz ≥ 22,1 A et il faut 4 mm². La calculatrice choisit le In normalisé immédiatement supérieur à Ib, ou utilise celui qu’on lui indique, et cherche la section qui satisfait les deux conditions. Avec des conducteurs en parallèle, Iz est la somme des courants admissibles de tous les conducteurs (433.4.1). Si la protection est activée, le côté NEC donne aussi le conducteur de mise à la terre des équipements du tableau 250.122.

Troisième condition : la chute de tension

Un conducteur long peut rester froid et pourtant délivrer au récepteur moins de tension qu’il n’en a besoin. La chute se calcule avec l’impédance du conducteur à sa température de service :

ΔU = k × Ib × L × (R·cos φ + X·sin φ)

avec k = 2 en monophasé et en continu et k = √3 en triphasé ; R est la résistance du conducteur par mètre — la résistance maximale fixée par la CEI 60228 pour cette section, ce matériau et cette classe, ramenée à 70 °C ou 90 °C — et X la réactance, qui dans les câbles basse tension vaut environ 0,08 Ω/km et ne pèse que sur les grosses sections à faible facteur de puissance. La calculatrice cherche la plus petite section de la série CEI 60228 qui maintient ΔU sous le pourcentage admissible de la tension nominale.

Quatrième condition : le court-circuit

Pendant un court-circuit, le courant est si élevé et si bref que le conducteur n’a pas le temps de céder de la chaleur : toute l’énergie reste à l’intérieur et l’échauffe. La CEI 60364-4-43 (434.5.2) exige que la protection coupe le défaut avant que le conducteur n’atteigne la température limite de l’isolant, ce qui se traduit par la condition adiabatique :

k² × S² ≥ I² × t

où S est la section en mm², I le courant de court-circuit et t le temps de coupure. La constante k dépend du métal et des températures initiale et finale (tableau 43A) : 115 pour le cuivre isolé PVC (de 70 °C à 160 °C), 143 pour le cuivre isolé PR ou EPR (de 90 °C à 250 °C), 76 et 94 pour l’aluminium, et 103 et 68 en PVC au-delà de 300 mm², dont la limite descend à 140 °C. La calculatrice n’utilise pas le tableau mais la formule dont il est tiré, celle de la CEI 60949 :

k = √( Qc (β + 20) / ρ20 × ln((β + θf) / (β + θi)) )

qui se réduit à 226 √ln(…) pour le cuivre et à 148 √ln(…) pour l’aluminium. On peut ainsi partir de n’importe quelle température initiale, par exemple 75 °C pour le côté NEC ou 30 °C pour un conducteur de protection séparé.

Un exemple : 20 A sur une ligne avec 10 kA de court-circuit présumé et 0,1 s de temps de coupure. Par échauffement, 2,5 mm² suffiraient, mais le défaut demande √(10 000² × 0,1) / 115 = 27,5 mm² en PVC : 35 mm². En PR (k = 143), 22,1 mm² : 25 mm². La formule est valable de 0,1 s à 5 s ; en dessous de 0,1 s, l’asymétrie du courant compte et il faut utiliser l’I²t laissé passer par la protection, donnée du fabricant, qui peut être saisi directement. Pour les calibres américains, on applique la même équation, celle de l’ICEA P-32-382 et de l’IEEE 525, avec une température finale de 150 °C pour les thermoplastiques et de 250 °C pour le PR et l’EPR.

Neutre, harmoniques et conducteur de protection

Dans un circuit triphasé équilibré et sans harmoniques, le neutre ne transporte aucun courant. Mais les alimentations à découpage, les variateurs et l’éclairage électronique génèrent de l’harmonique de rang 3, qui ne s’annule pas dans le neutre : il s’additionne. Avec 33 % d’harmonique de rang 3 dans la phase, le neutre transporte autant de courant que chaque phase, et au-delà, davantage. L’annexe E de la CEI 60364-5-52 donne le facteur de réduction pour les câbles à 4 et 5 conducteurs avec neutre de même section :

L’exemple de la norme : 39 A dans un câble à quatre conducteurs fixé au mur, PVC. Sans harmoniques, 6 mm² suffisent ; avec 20 %, 39 / 0,86 = 45 A et 10 mm² ; avec 40 %, le neutre transporte 46,8 A et on dimensionne pour 54,4 A : 10 mm² ; avec 50 %, 58,5 A et 16 mm².

Le neutre a la même section que la phase dans les circuits monophasés et dans les circuits triphasés jusqu’à 16 mm² en cuivre ou 25 mm² en aluminium (524.2). Au-delà, il peut être réduit, mais seulement si le courant maximal prévu dans le neutre, harmoniques compris, est compatible avec la section réduite, si le neutre est protégé contre les surcharges (431.2) et s’il ne descend pas en dessous de 16 mm² Cu / 25 mm² Al (524.3). Au-delà de 10 % d’harmoniques, il n’est pas réduit.

Le conducteur de protection se choisit avec le tableau 54.2 de la CEI 60364-5-54 — égal à la phase jusqu’à 16 mm², 16 mm² jusqu’à 35 mm² et la moitié au-delà — ou se calcule avec la même équation adiabatique que le court-circuit (543.1.2), qui peut donner une section plus faible. Le k diffère selon que le conducteur est incorporé au câble (il part de la température de service : 115 ou 143 en cuivre) ou qu’il s’agit d’un conducteur isolé séparé (il part de 30 °C : 143 avec PVC et 176 avec PR en cuivre).

La série CEI 60228 : sections, classes et résistance

La norme européenne qui définit le conducteur n’est pas celle de l’installation mais la CEI 60228 (NF EN 60228 en France) : elle fixe la série des sections nominales, de 0,5 à 2500 mm², et pour chacune la résistance maximale en courant continu à 20 °C. La section nominale est définie par cette résistance, pas par ses millimètres : deux conducteurs « de 4 mm² » de fabricants différents peuvent avoir des sections géométriques différentes, mais aucun ne peut dépasser 4,61 Ω/km. C’est pourquoi la calculatrice utilise cette résistance, et non la résistivité générique du métal, pour la chute de tension.

La norme distingue quatre classes selon la souplesse : la classe 1 est une âme massive (rigide, jusqu’à 35 mm² en cuivre), la classe 2 est le conducteur câblé d’installation fixe (l’habituel des câbles d’énergie, avec un nombre minimal de brins de 7 à 91), et les classes 5 et 6 sont les conducteurs souples et très souples des câbles souples et de machines, qui n’existent qu’en cuivre et ont un peu plus de résistance à section égale. La calculatrice demande la classe et donne, à côté de la section recommandée, sa résistance maximale à 20 °C et à la température de service, ainsi que le nombre minimal de brins ou le diamètre maximal de brin selon la classe.

Valeurs de la classe 2 (cuivre nu et aluminium) avec le calibre américain de section égale ou supérieure :

Les tableaux de courant admissible de la CEI 60364-5-52 s’arrêtent à 300 mm² pour les modes A à E et à 630 mm² pour les modes F et G ; au-delà, la calculatrice continue à dimensionner par chute de tension avec la série CEI 60228 jusqu’à 2500 mm², mais avertit que l’échauffement n’a pas été vérifié et que l’usage est alors de répartir le courant sur plusieurs conducteurs par phase.

Métrique et AWG

Les deux systèmes ne sont pas interchangeables un pour un. Dans la CEI 60228 les sections nominales suivent une progression de 1,5 à 300 mm² (et jusqu’à 1000 mm² pour les gros conducteurs). L’American Wire Gauge définit des diamètres en progression géométrique dans laquelle la section double tous les trois calibres : 10 AWG font 5,26 mm², 7 AWG feraient 10,5 mm². Au-dessus de 4/0 AWG (107 mm²), la section s’exprime en kcmil, milliers de circular mils, où 1 kcmil = 0,5067 mm².

Ce qui compte en pratique : la calculatrice résout les deux tableaux séparément et, à côté de chaque résultat, indique l’équivalent dans l’autre système. Qu’une section métrique « équivaille » à un calibre AWG signifie seulement que sa surface est égale ou supérieure ; le courant admissible reste celui du tableau correspondant.

Exemple résolu

Moteur triphasé sous 400 V avec un courant d’emploi de 63 A et cos φ = 0,85. Câble en cuivre isolé PR, fixé directement au mur (mode C), 30 °C, sans autre circuit à proximité. Longueur 120 m, chute maximale admissible 3 %.

• Par courant admissible : le tableau B.52.3 donne 71 A pour 10 mm² avec trois conducteurs chargés, et 71 ≥ 63. Section minimale 10 mm². En NEC, colonne 90 °C : 6 AWG admet 75 A.
• Par chute de tension : la CEI 60228 fixe pour 25 mm² de cuivre classe 2 une résistance maximale de 0,727 Ω/km à 20 °C, soit 0,927 Ω/km à 90 °C. Avec 10 mm² (1,83 Ω/km à 20 °C), ΔU = √3 × 63 × 120 × (0,002333 × 0,85 + 0,00008 × 0,527) = 26,5 V, soit 6,6 % : beaucoup trop. Avec 16 mm² on tombe à 4,22 % ; avec 25 mm², à 2,72 % (10,9 V).
• Section recommandée : 25 mm² cuivre PR, équivalent à 3 AWG. C’est la chute de tension qui commande, pas l’échauffement, comme d’habitude au-delà de 50 ou 60 m.

Si le même circuit était en aluminium, l’échauffement demanderait 16 mm² (tableau B.52.5, mode C : 76 A) et la chute de tension 50 mm² : avec 35 mm² (0,868 Ω/km) on reste à 3,23 %, au-dessus de la limite.

Plusieurs conducteurs en parallèle par phase

Quand le courant ne tient pas dans un seul conducteur — ou que celui du stock est plus petit que ce que demande le calcul — la solution habituelle est de poser plusieurs conducteurs identiques en parallèle par phase. La calculatrice le traite de deux façons : on fixe le nombre de conducteurs et elle dimensionne chacun pour Ib/n ; ou on fixe la section disponible et elle indique combien il en faut. Dans les deux cas le facteur de groupement est recalculé avec n fois plus de circuits — c’est pour cela que deux conducteurs en parallèle ne transportent pas exactement le double d’un seul — et la chute de tension est vérifiée avec le courant de chaque branche.

Les conditions pour que le courant se répartisse réellement sont fixées par la CEI 60364-5-52 (523.7) et coïncident avec celles du NEC (310.10(G), qui ne l’autorise en outre qu’à partir de 1/0 AWG) : même matériau, même section, même longueur et même cheminement, sans dérivation intermédiaire, et une protection commune à l’ensemble. Avec des conducteurs unipolaires, il faut aussi les disposer symétriquement (en trèfle ou en alternant les phases) pour que chaque branche ait la même impédance ; sinon une branche prend plus de courant que les autres et le calcul ne tient plus. En cuivre, jusqu’à 240 mm² un conducteur unique revient en général moins cher que deux petits ; au-delà, et toujours en aluminium de grosse section, le parallèle est la règle.

Moyenne tension : le calcul de la CEI 60287

Pour les câbles moyenne tension, il n’existe pas de tableau de pose valable pour tous les cas : le courant admissible se calcule avec la CEI 60287, la méthode même que les fabricants utilisent pour établir leurs catalogues. L’idée est celle d’un circuit thermique : la chaleur produite dans le conducteur (I²R) et dans l’écran traverse en série l’isolant, la gaine et le sol ou l’air, et la somme de ces résistances thermiques fixe l’échauffement du conducteur au-dessus de l’ambiance. Pour trois câbles unipolaires sans armure :

I = √( Δθ / ( R·T1 + R·(1 + λ1)·(T3 + T4) ) )

• Δθ est l’écart entre la température maximale du conducteur (90 °C pour le PR et l’EPR) et celle du sol ou de l’air.
• R est la résistance en courant alternatif à 90 °C : celle de la CEI 60228 plus les effets de peau et de proximité.
• T1 et T3 sont les résistances thermiques de l’isolant et de la gaine, qui découlent de la géométrie du câble : le diamètre fictif du conducteur, l’épaisseur d’isolant de la CEI 60502-2 (5,5 mm en 12/20 kV, 8,0 mm en 18/30 kV) et les couches semi-conductrices.
• T4 est la résistance thermique externe : celle du sol, avec sa résistivité et la profondeur ; celle du fourreau et de l’air qu’il contient, en pose sous fourreau ; ou celle de la dissipation dans l’air par convection et rayonnement, résolue par itération.
• λ1 représente les pertes dans l’écran rapportées à celles du conducteur. Avec les écrans mis à la terre aux deux extrémités, des courants induits circulent ; avec la mise à la terre à une seule extrémité ou le cross-bonding, il ne reste que les courants de Foucault.

Un exemple : câble unipolaire en aluminium de 240 mm², 12/20 kV, PR, écran de 16 mm² mis à la terre aux deux extrémités, en trèfle, enterré directement à 1 m dans un sol de 1,5 K·m/W à 25 °C. T1 = 0,327, T3 = 0,068 et T4 = 2,907 K·m/W ; R = 0,161 Ω/km et λ1 = 0,013. Résultat : 347 A. Avec la terne dans un fourreau de 160 mm, 316 A ; à l’air libre à 40 °C, 449 A ; avec deux ternes dans la même tranchée à 20 cm, 282 A chacune. Les catalogues des fabricants donnent 345, 320 et 455 A pour ce même câble dans ces mêmes conditions. La résistivité du sol est la donnée qui pèse le plus : avec 1 K·m/W, le même câble admet 413 A et avec 2,5 K·m/W, 276 A.

La calculatrice cherche la plus petite section qui transporte le courant, vérifie le court-circuit du conducteur (k = 94 pour l’aluminium et 143 pour le cuivre, de 90 °C à 250 °C) et, si la longueur est indiquée, la chute de tension avec la réactance réelle de la disposition. Elle affiche aussi le tableau des courants admissibles de toutes les sections dans ces conditions.

Méthodes IEEE : ajustement du courant admissible, chute de tension, court-circuit et tirage

Le quatrième onglet réunit les calculs des guides de l’IEEE utilisés dans les postes et les installations industrielles nord-américains, ainsi que dans les projets internationaux qui les prennent pour référence.

Ajustement du courant admissible (IEEE 399, chapitre 13). Les tableaux de l’IEEE 835 — plus de 3000, calculés avec la méthode de Neher-McGrath — et ceux du NEC 310.60 donnent le courant d’un câble dans des conditions fixes : en général 90 °C au conducteur, 20 °C de sol et une résistivité thermique (RHO) de 90 °C·cm/W, ou 40 °C à l’air. L’IEEE 399 transpose ce courant de base à l’installation réelle avec trois facteurs, I’ = I × Ft × Fth × Fg :

• Ft, pour la température du conducteur et de l’ambiance : Ft = √( (Tc’ − Ta’) / (Tc − Ta) × (K0 + Tc) / (K0 + Tc’) ), avec K0 = 234,5 pour le cuivre et 228,1 pour l’aluminium.
• Fth, pour la résistivité thermique du sol, d’après les tableaux 13-5 à 13-7 (de 60 à 250 °C·cm/W, selon le calibre et le nombre de circuits).
• Fg, pour le groupement, d’après les tableaux 13-8 et 13-9 pour les massifs comptant jusqu’à 4 × 15 fourreaux de 5 in à 7,5 in d’entraxe, et 13-10 et 13-11 pour les câbles enterrés directement.

L’exemple de la norme : câbles tripolaires de 15 kV et 350 kcmil, avec 375 A de base, dans un massif de 3 × 5 fourreaux, sol de 120 °C·cm/W à 30 °C et conducteur limité à 75 °C. Ft = 0,82, Fth = 0,90 et Fg = 0,479 : 133 A. La calculatrice reproduit ce résultat. Les tableaux de groupement de 5 à 35 kV contiennent plusieurs coquilles évidentes (valeurs qui ne suivent pas la progression des calibres voisins) ; elles ont été corrigées à partir de ces voisins, toujours dans le sens de la sécurité.

Chute de tension (IEEE 525, annexe C). Au lieu d’une réactance type, l’IEEE 525 calcule l’impédance du câble : la résistance en courant continu avec les facteurs de câblage (1,02) et de pas (1,04), la résistance en courant alternatif avec les effets de peau et de proximité, les courants de circulation dans les écrans mis à la terre aux deux extrémités et les pertes dans les conduits en acier, et la réactance à partir de la distance moyenne géométrique de la disposition : X = 2πf (0,4606 log10(S’/rc) + 0,0502) µΩ/m. La chute est donnée par la formule approchée ΔV = I (R cos θ + X sin θ) et par la formule exacte, VS² = (VL cos θ + IR)² + (VL sin θ + IX)², que la norme recommande pour des facteurs de puissance inférieurs à 0,7, comme au démarrage des moteurs. Avec l’exemple de la norme — 6 AWG en cuivre à 75 °C, 36 A et 2 × 38 m sous 240 V — on obtient 4,6 V, soit 1,9 %.

Court-circuit (IEEE 525, C.4). C’est l’équation adiabatique de l’ICEA P-32-382 en circular mils : (I/A)² t = K log10((T2 + K0) / (T1 + K0)), avec K = 0,0297 pour le cuivre et 0,0125 pour l’aluminium, et les températures maximales du tableau C.8 : 250 °C pour le PR et l’EPR, 200 °C pour le papier et le caoutchouc, 150 °C pour le PE et le PVC. Outre le courant admissible et le calibre minimal, la calculatrice donne la température atteinte par le conducteur avec le défaut prévu. Attention à l’édition 2007 : son équation C.15b et son exemple utilisent 0,0125 — la constante de l’aluminium — pour un conducteur en cuivre, ce qui surdimensionne la section de plus de 50 %. Avec 0,0297, le résultat coïncide avec le k = 143 de la CEI 60949 pour le cuivre et le PR.

Tirage en fourreau (IEEE 525, annexe J). Un câble bien dimensionné électriquement peut être endommagé lors du tirage. La calculatrice suit le parcours tronçon par tronçon : dans les parties droites, la tension croît selon T = L·w·f·c (longueur, poids par mètre, coefficient de frottement et facteur de correction de poids), dans les pentes la composante du poids s’ajoute ou se retranche, et dans les courbes elle est multipliée par e^(c·f·θ). Le facteur c traduit le frottement supplémentaire de plusieurs câbles dans le fourreau : 1 + 4/3 (d/(D − d))² en berceau, 1/√(1 − (d/(D − d))²) en triangle. À la sortie de chaque courbe, elle calcule la pression latérale sur le câble (7300 N/m au maximum pour les câbles de puissance, 4380 N/m pour les câbles de contrôle) et compare la tension à la valeur admissible : 70 N/mm² de conducteur en cuivre ou en aluminium dur, deux fois celle d’un conducteur avec deux ou trois, et pas plus de 26,7 kN avec une tête de tirage ni de 4,45 kN avec une chaussette. Elle le fait dans les deux sens, car tirer depuis l’une ou l’autre extrémité change beaucoup le résultat, et vérifie le taux de remplissage du fourreau et le rapport de coincement D/d de trois câbles, qui, entre 2,8 et 3,0, rend probable leur coincement dans une courbe.

Avec l’exemple J.4 de la norme — trois câbles de 750 kcmil en aluminium en terne, 8 kg/m au total, fourreau de 5 in, f = 0,5 et un parcours de 152 m, courbe à 45°, 30 m, courbe à 45° et 60 m — la tension finale est de 21,1 kN et la pression latérale maximale de 2,74 kN/m, dans les limites ; en tirant depuis l’autre extrémité, avec la courbe verticale à 90° du poteau, la norme atteint 37,2 kN et déconseille ce sens.

Comportement au feu

La section n’est pas le seul choix à faire : dans les établissements recevant du public, les tunnels ou les longs chemins de câbles verticaux, le comportement du câble en cas d’incendie compte aussi. La CEI 60332-1-2 soumet un câble isolé vertical à un brûleur de 1 kW : la flamme ne doit pas se propager au-delà d’une limite. La CEI 60332-3 essaie un faisceau de câbles sur une échelle verticale de 3,5 m et distingue quatre catégories selon la quantité de matériau non métallique du faisceau et la durée d’application de la flamme : A (7 litres par mètre, 40 min), B (3,5 l/m, 40 min), C (1,5 l/m, 20 min) et D (0,5 l/m, 20 min). Les câbles sans halogène ajoutent des essais de fumées (CEI 61034) et de gaz acides (CEI 60754). Dans l’Union européenne, le Règlement Produits de Construction classe les câbles en Aca, B1ca, B2ca, Cca, Dca, Eca et Fca. Rien de tout cela ne modifie le courant admissible, mais cela conditionne le câble qui peut être installé.

Ce que la calculatrice ne couvre pas

Elle ne tient compte ni du rayonnement solaire ni des régimes de charge cycliques ou de secours, que la CEI 60287 et la CEI 60853 traitent à part. En basse tension, les groupements sont supposés constitués de câbles identiques et chargés de la même façon ; pour des groupements de sections très différentes, la norme renvoie à des calculs spécifiques. En moyenne tension, elle traite une seule terne à l’air libre (les groupements à l’air se calculent selon la CEI 60287-2-2), ne vérifie pas le court-circuit de l’écran, qui dépend du défaut à la terre, et n’inclut pas les pertes diélectriques, négligeables en dessous de 127 kV en PR. Le côté NEC utilise le tableau 310.16 également pour les câbles à l’air libre, où le 310.17 permet davantage. Les valeurs des tableaux correspondent à l’édition 2009 de la CEI 60364-5-52 et au tableau 310.16 du NEC ; la réglementation nationale peut imposer des conditions et des valeurs propres — en France, la NF C 15-100 en basse tension ; en Espagne, le REBT avec l’UNE-HD 60364-5-52 en basse tension et l’ITC-LAT 06 du RLAT en moyenne tension. Dans l’onglet IEEE, le courant de base se saisit à la main — les plus de 3000 tableaux de l’IEEE 835 ne sont pas reproduits — et les facteurs de groupement ne valent que pour les espacements de l’IEEE 399.

Avec quoi on vérifie

Le courant réel d’un circuit en service se mesure avec les analyseurs de réseau et de qualité de l’énergie, qui enregistrent aussi le facteur de puissance et les harmoniques que la calculatrice suppose. L’impédance de boucle et la continuité des conducteurs installés se vérifient avec les contrôleurs multifonctions d’installations, et un conducteur qui travaille au-dessus de sa température se trahit à la caméra thermique bien avant que l’isolant ne cède.