CHAPITRE II

CONSIDÉRATIONS GÉNÉRALES SUR LES PHÉNOMÈNES THERMIQUES DANS LES CANALISATIONS ÉLECTRIQUES

L'étude technique des canalisations électriques a permis très vite de constater que ce sont essentiellement des phénomènes thermiques qui déterminent leur régime de fonctionnement ; ce qui est particulièrement marquant dans les cas de courants à haute tension. Mais si nous disposons d’un grand nombre de publications sur ce sujet, nous devons, cependant, constater que le problème n’y est généralement posé d’une manière uniforme en raison de la transformation continuelle des réseaux électriques à haute tension et que l’on manque souvent de précision sur les conditions dans lesquelles on a employé les canalisations étudiées.

La première condition imposée à une canalisation électrique est de laisser passer la plus forte intensité de courant possible, sans provoquer une détérioration quelconque. En d’autres termes, il faut que, pour l’intensité de courant maxima, imposée au câble, celui-ci puisse fonction ner sans un échauffement préjudiciable à sa structure interne. Cette condition conduit à considérer trois facteurs principaux déterminant le régime normal d’un conducteur électrique, protégé ou non : 1° la température d’échauffement admissible, pour un régime continu du courant électrique, en tenant compte d’une certaine surélévation possible de la température, due à des échauffements accidentels ; 20 la quantité de

chaleur dégagée par l'effet Joule ; 3° la capacité de conduction thermique dans le câble et à sa surface externe. Ces facteurs, prépondérants dans la technique des transmissions électriques, semblent très simples. Cependant, si l’on cherche à établir des règles générales d’application pratique et simple sur ce sujet, on est frappé du petit nombre de données susceptibles de nous fixer, figurant dans les publications spéciales. Nous y trouvons quelques renseignements sur la densité du courant : par exemple, pour des connexions en cuivre, elle ne doit pas dépasser 1,2 ampères par mm? avec un courant continu et 1,5 ampères par mm? avec un courant alter-

PE à Vies natif : ces valeurs de la densité étant considérées comme admissibles pour un échauffement du conducteur allant jusqu'à 20,25 où même 30°C selon la marque de fabrique du câble ou parfois la ‘fantaisie de l'exploitant. Sans nous fournir aucune précision théorique Sur la question, certains tableaux ont également été dressés donnant, en fonction de la forme et de la section du conducteur, les intensités de courant admissibles suivant la température à laquelle le conducteur se trouve porté ; tableaux souvent accompagnés de notes, prescrivant de majorer la température indiquée, par exemple de 10 p. 100, si la pose du câble est prévue près du plafond ou de la réduire de 5 p. 100, par exemple, si le câble doit être installé dans un caniveau souterrain, etc. Les valeurs correspondant aux circuits à courant alternatif sont, en outre, déterminées en tenant compte de la fréquence ; ainsi, pour des fréquences de 25 périodes par seconde, on peut utiliser des intensités de courant de 2 à 3 p. 100 plus élevées “qu’en courant continu, et pour des fréquences de 16 3/4 — fréquence utilisée pour la traction — des intensités plus fortes de 6 à 7 p. 100, etc... De tels renseignements, qui nous paraissent un peu trop rudimentaires, ont, sans doute, été suffisants, tant que l’on restait dans les limites de la tranche moyenne des hautes tensions, c’est-à-dire de 15 à 70 KV. Mais, y aujourd’hui, comme nous l’avons signalé dans notre étude historique de la technique des câbles, on arrive couramment à transporter l’énergie à électrique en courant de très forte intensité, sous très haute tension. Il en résulte que nous devons déterminer, avec la plus grande précision, les conditions que doivent remplir les câbles pour leurs différents régimes de fonctionnement ; ce qui impose une analyse physique minutieuse. Dans les canalisations traversées par un courant de très forte intensité sous très haute tension, le régime thermique et, en conséquence, le régime électrique varient, parfois, dans des proportions considérables, tout d’abord en raison de la répartition électronique inégale sur le conducteur et, en second lieu, par suite des effets mutuels d’ordre électromagnétique se produisant dans un système polyphasé. .Le phénomène de l’inégale répartition électronique dans un conducteur parcouru par un courant alternatif, fut découvert par Lord Kelvin. On l’appelle aujourd’ hui: 1 effet Kelvin ou « Skin effect » — « Skin » voulant dire en anglais : peau, superficie. Le terme d’effet superficiel serait peut-être le mieux approprié, mais en souvenir de l’auteur de la découverte, il est d'usage d'employer l'expression d’Effet Kelvin. En ce qui concerne les effets mutuels de deux ou de plusieurs conducteurs, [eux origine ee classique et remonte au temps de Maxwell.

Ainsi, :le régime. électro-thermique d’un câble et en général d’ une ‘canalisation électrique est déterminé dans le cas des fortes intensités sous haute tension, non plus à l’aide de la formule : Q, cal — 0,24 RE4, mais au moyen d’une expression. plus complexe, qui tiend compte des deux effets précités, à savoir :

Rasa Den 0 DA eV sat Ré.

ou encore 1, Q cal = 0,24. f (s) .@ (p) : Ro (1 + at)1

avec À HUE = Ro (1 + œt°) ; expressions dans lesquelles ;

Q est la quantité de chaleur dégagée en calories par seconde dans un conducteur de 1 cm. de longueur ; |

f(s) la fonction de l’effet Kelvin, qui exprime la variation des pertes d'énergie, sous forme calorifique, en courant alternatif, par rapport à celles se produisant en courant continu ; LA

@ (p) la fonction de l’effet de proximité — c’est-à-dire de l'effet électromagnétique mutuel ;

RQ la résistance, non inductive, d’un conducteur def cm. de oo mesurée en courant continu ;

« le coefficient de température de la résistance R; et

19 la variation de la température, en °C, par rapport à celle à laquelle a été déterminé R.

L’effet Kelvin et l’effet de proximité sont deux us qui interviennent dans beaucoup de problèmes d’électrotechnique et leur théorie est bien connue. :

L'objet de nos recherches sur ce point consiste seulement à à Den avec le plus de précision possible, leur influence sur le régime thermique et, par conséquent, sur le régime électrique des canalisations électriques, en particulier dans le cas des câbles parcourus par des courants de très forte intensité, sous tension très élevée. | pe

Le problème peut, d’une façon générale, être interprété par l'expression:

e=»>j A.I.sin ot

dans laquelle A.I. sin œf est la f.e.m. induite, positive ou négative, dans un des n conducteurs d’un système polyphasé, qu ‘il s’agissent de conducteurs tubulaires ou de conducteurs pleins; et À la distance géométrique entre deux conducteurs. Si les conducteurs sont égaux et de même nature, ayant par conséquent une même surface latérale (on = C2 =... — On, ON à :

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