Conducteurs et isolants : comment sont fabriqués les fils et câbles électriques

Les principaux composants des câbles électriques sont les conducteurs, généralement des fils tréfilés en cuivre, en aluminium ou en alliages, et l'isolation.

Un câble a généralement une section spécifique contenant de nombreux fils. Cependant, pris séparément, les fils seront trop fragiles et risquent de casser. Ils se regroupent donc pour former des conducteurs flexibles.
Plus les fils sont fins, plus le conducteur est flexible. Cette première étape est appelée « regroupement ».

Processus de regroupement

A ce stade, les fils sont torsadés en continu autour d'un axe longitudinal commun avec un mouvement longitudinal simultané dans une direction selon des paramètres convenus. Ce processus crée des assemblages de fils uniformément structurés, flexibles et stables appelés faisceaux.

Ce procédé utilise généralement une machine à double torsion. Après avoir tiré les bobines des dispositifs de dévidage installés à l'extérieur des machines, les fils passent à travers les trous en céramique de la plaque installée devant le mérou et convergent concentriquement en un point.

Ici, le faisceau de fils tourne une fois autour de son axe et est guidé à travers un mamelon ou une matrice dont le profil des trous garantit que chaque fil occupe la position qui lui est assignée dans l'assemblage. Le faisceau de fil passe ensuite le long d'un rouleau de guidage dans un arc de rotor semi-circulaire, qui tourne en continu autour de la bobine réceptrice. Le mouvement de rotation du nez et le mouvement du faisceau de fils provoqué par le cabestan entraînent le « premier tour » du faisceau de fils. À sa sortie de l'arceau, le faisceau de fil est guidé le long du rouleau de guidage suivant jusqu'au porte-bobine et finalement enroulé sur la bobine réceptrice. C’est à ce moment-là que se produit le « deuxième tour » et que la connexion est créée.

La vitesse du rotor et la vitesse d'extraction sont critiques pour la longueur de pas, c'est-à-dire la longueur mesurée dans la direction axiale dans laquelle l'élément d'assemblage fait un tour autour de son axe. La vitesse de travail se mesure en couches par minute et est connue sous le nom de vitesse de pose. Le produit du facteur de pose et de la longueur de pose est égal au volume de production.

Les principaux paramètres de ce processus sont :
1. forces agissant sur les fils et les faisceaux ;
2. la tension du fil qui en résulte ;
3. cohérence de la longueur de pose ;
4. perte de déformation ;
5. concentricité du faisceau.

Pour fabriquer des torons croisés ou des câbles nécessitant plus de conducteurs, des équipements plus spécialisés tels que des toronneuses rigides sont nécessaires. Chacune de ces machines comporte plusieurs cages contenant un certain nombre de bobines disposées radialement autour d'un axe longitudinal commun. Chaque cellule tourne autour de son axe indépendamment des autres cellules en vitesse et en direction.

À l'extrémité de la ligne de torons, une grande goupille de traction est utilisée pour faire passer les fils toronnés, et un enrouleur les enroule sur des bobines.

Blindage et blindage

Parfois, les câbles électriques peuvent nécessiter des éléments supplémentaires tels qu'une armure pour protéger les câbles des dommages externes et des blindages pour isoler les signaux circulant dans le câble des interférences externes. Le blindage et l'armure sont réalisés en recouvrant le câble de gaines tubulaires concentriques.

Une autre opération parfois nécessaire pour protéger le câble est le tressage. Le processus de tissage est réalisé sur une machine à tresser.

Machines à tresser

Les machines à tresser pour la fabrication de câbles électriques peuvent être divisées en deux catégories : les machines à orientation verticale et les machines à orientation horizontale. Dans le premier cas, le produit à tisser est élevé verticalement au-dessus de la machine. Dans le second cas, la production s'effectue parallèlement au sol ; De grands câbles tressés rigides peuvent ainsi être produits.

Les matériaux de tressage typiques sont les fils ronds ou plats, non enduits ou enduits, en cuivre, en aluminium ou en acier inoxydable, ainsi que les fils et fibres synthétiques.

Le principe de fonctionnement repose sur les mouvements complexes des porte-bobines sur lesquels sont fixées les bobines tressées et sur le parcours des matériaux tressés qui doivent être tissés autour du câble mobile.

Les machines à tresser modernes sont équipées d'un réglage en continu de la vitesse de ligne et du pas de tressage, ainsi que d'un système de lubrification centralisé automatique. En plus de la tresse, il est parfois nécessaire d'utiliser une gaine en aluminium pour augmenter le blindage et la durabilité du câble tressé. Si la machine à tresser est équipée d'un dispositif à ruban intégré, les deux processus peuvent être effectués en une seule étape de travail. Les avantages incluent un gain de place, l’élimination des processus de rembobinage et l’amélioration de la qualité du produit.

Les machines à tresser modernes dotées de commandes électroniques intégrées peuvent fonctionner pendant plusieurs heures, voire plusieurs jours, sans intervention de l'opérateur.

Gaine de câble

À la fin du processus, les câbles électriques peuvent nécessiter un revêtement protecteur extérieur appelé « gaine », qui peut être constitué de polymères, de caoutchouc ou de plomb et est appliqué comme isolant par extrusion à haute température.