Des applications telles que le contrôle des pipelines dans l'Arctique, les systèmes de transport public, les équipements miniers et militaires, ainsi que les entreprises agroalimentaires et pétrochimiques, nécessitent toutes un fonctionnement continu dans des environnements extrêmes. Par conséquent, des câbles hautement fiables doivent être utilisés pour garantir des opérations et une sécurité ininterrompues. L'une des principales exigences est de fonctionner dans une plage de température comprise entre -50 °C et +125 °C.
Le câble doit utiliser un matériau isolant en élastomère thermoplastique (TPE), qui a trois fois la flexibilité à basse température du polychlorure de vinyle (PVC), est résistant aux solvants et à l'eau, a une excellente stabilité aux ultraviolets (UV) et peut être recyclé pour améliorer la durabilité. Le câble doit être adapté aux conditions extérieures difficiles, telles qu'une exposition extérieure ou un enfouissement direct sous terre pour accélérer l'installation.
Le câble doit répondre aux exigences strictes des UL et CSA et adopter une structure multi-paires et multi-cœurs. Les utilisateurs peuvent choisir les performances du câble de plateau (TC), du câble de plateau à puissance limitée (PLTC) ou du câble de plateau d'éolienne (WTTC), ainsi que divers blindages contre les interférences électromagnétiques (EMI) et tension nominale pour répondre à une variété de besoins d'applications.
Cet article se concentre sur la structure du câble Xtra Guard 4 d'Alpha Wire, analysant les avantages en termes de performances et de développement durable de l'utilisation d'un matériau isolant TPE. Cet article explore comment ces câbles peuvent simplifier l'installation dans des endroits très difficiles, et enfin présente brièvement comment les manchons thermorétractables tels que FIT-600 conformes aux normes AMS-DTL-23053/1 niveaux 1 et niveau 2 peuvent améliorer l'effet d'installation des câbles Xtra-Guard 4.
Restrictions PVC et solutions TPE
Le PVC est un matériau isolant très utilisé et performant, mais il n’est pas omnipotent. Dans certaines applications, comme les câbles utilisés dans des environnements extrêmes, le PVC n’est peut-être pas le meilleur choix. Dans ces applications, le TPE est un matériau isolant utile qui peut remplacer le PVC.
Le TPE résout les problèmes de performance et d’environnement liés au PVC. Le TPE peut être un meilleur choix dans des applications telles que les pipelines arctiques et le contrôle des systèmes d'énergie renouvelable, les systèmes de transport public, les équipements miniers et militaires qui peuvent résister à des températures extrêmement basses.
Le TPE est essentiellement un matériau composite formé par mélange ou copolymérisation de polymères thermoplastiques durs et élastiques souples, qui peuvent atteindre des performances optimales pour des applications spécifiques. La flexibilité à basse température du TPE utilisé dans le câble Xtra Guard Flex 4 d'Alpha Wire est trois fois supérieure à celle du PVC. Cette fonctionnalité simplifie les travaux d’installation et de maintenance.
Certaines applications peuvent résister à des températures extrêmement élevées, telles que la désinfection et le rinçage à haute température dans l'industrie agroalimentaire, ainsi que des processus pétrochimiques spécifiques. Le TPE a une température de fonctionnement nominale allant jusqu'à +125 °C, ce qui en fait un excellent choix pour maintenir la stabilité et la fiabilité dans des conditions de température élevée. Comparé aux alternatives au PVC, le TPE peut mieux résister à divers dangers tels que les solvants, l'eau, l'huile, les rayons UV du soleil et le feu dans diverses applications.
En fin de compte, le cycle de vie de chaque système est limité, et le recyclage et le développement durable sont des facteurs clés déterminant si les équipements ont des impacts à long terme. C'est un autre avantage du TPE. Les halogènes tels que le chlore, le fluor et le brome ont une activité élevée. Un PVC typique a une teneur en chlore d'environ 29 % en poids. D'autres alternatives telles que l'éthylène-propylène fluoré (FEP) et le polytétrafluoroéthylène (PTFE, communément appelé Téflon) peuvent avoir une teneur en fluor allant jusqu'à 76 %.
Lors d'une utilisation normale, les matériaux tels que le PVC, le FEP et le PTFE sont inoffensifs et très utiles. Recyclés après la fin de leur durée de vie, ces matériaux peuvent devenir une source de composés nocifs et toxiques. Le TPE est un thermoplastique, ce qui signifie qu'il peut être fondu et remodelé à plusieurs reprises sans dégradation. L'utilisation de matériau isolant TPE contribue à réduire les déchets, à économiser les ressources et à minimiser l'impact de l'élimination des déchets sur l'environnement.
Optimiser le blocage
Les EMI peuvent constituer un autre risque environnemental dont les systèmes électroniques peuvent souffrir, et le câble Xtra Guard 4 d'Alpha Wire offre aux concepteurs trois options de blindage pour répondre aux EMI de faible, moyenne et haute intensité (Figure 1).
Dans les environnements à faibles EMI, il convient de choisir des câbles non blindés. Ce type de câble a le plus petit diamètre et le plus léger.
Dans des conditions EMI modérées, un blindage en feuille d'aluminium/feuille de polyester est suffisant pour y faire face. En termes de performances EMI, de taille de câble et de poids, le blindage en feuille constitue une solution intermédiaire. Le jeu de barres en cuivre étamé simplifie la mise à la terre des câbles, améliorant ainsi l'efficacité du blindage.
Lorsqu'ils traitent des EMI de haute intensité, les concepteurs peuvent choisir le câble Supra Shield d'Alpha, qui utilise une structure combinée de couche d'aluminium/polyester/aluminium et de couche de blindage tressée en cuivre étamé pour obtenir une couverture haute densité de 75 %. Supra Shield offre un blindage haute performance sur toute la plage de fréquences, garantissant l'intégrité du système tout en conservant la flexibilité du câble pour une installation facile.
Comparaison de l'effet de blindage et de la fréquence entre Supra Shield et un blindage en feuille d'aluminium/polyester
Figure 1 : Comparé au blindage traditionnel en feuille d'aluminium/feuille de polyester, Supra Shield présente des performances supérieures sur toute la plage de fréquences. (Source de l'image : Alpha Wire)
Plus d'options de structure de câble
Les matériaux d'isolation et le blindage ne sont que deux aspects de la structure du câble. De plus, certains conducteurs constituent le cœur des composants du câble, utilisés pour fournir l’énergie électrique et le flux d’informations nécessaires au fonctionnement du système.
Le câble Xtra Guard 4 offre des options de conception multicœur et multipaire. Les deux types contiennent plusieurs fils dans une gaine, mais leur structure et leur utilisation prévue sont différentes.
Plusieurs conducteurs indépendants sont regroupés pour former un câble multiconducteur. Ce type de câble convient aux applications générales telles que la distribution d'énergie ou le câblage de commande simple, et l'intégrité du signal n'a pas besoin d'être prise en compte lors de la conception.
Dans plusieurs paires de câbles, les fils sont préalablement torsadés puis intégrés au câble. La torsion peut réduire le bruit et les interférences, rendant chaque paire de fils adaptée à des applications de transmission de données et de communication plus rapides (Figure 2).
Câble Alpha Wire Xtra Guard 4 utilisant une paire torsadée (en haut) et plusieurs fils indépendants (en bas)
Figure 2 : Le câble Xtra Guard 4 propose plusieurs paires torsadées (image du haut) et plusieurs conducteurs indépendants (image du bas) pour la sélection. (Source de l'image : Alpha Wire)
Les spécifications des conducteurs des câbles multiconducteurs vont de 16 AWG à 24 AWG, avec 2 à 40 conducteurs et une variété de structures torsadées, notamment 16/30, 7/28 et 41/30. Les spécifications des conducteurs pour plusieurs paires de câbles vont de 18 AWG à 24 AWG, avec des paires de fils allant de 1 à 19. Les méthodes de torsion incluent 16/30, 7/28, 7/30 et 7/32.