Observation et mesure de fils électriques au microscope numérique
Le fil électrique est un terme générique désignant tout fil métallique qui transmet de l’énergie électrique et des signaux. Selon leur usage, les fils électriques se divisent en lignes électriques et fils de communication. Cette section détaille les caractéristiques des fils électriques et présente des exemples d’observation et de mesure au microscope numérique.
- Différences entre fils électriques et câbles
- Matériaux conducteurs et caractéristiques
- Différences de réglementation des sections de fil électrique entre le Japon et les États-Unis
- Section et intensité de courant maximales admissibles pour les fils électriques
- Exemples d’observation et de mesure de fils électriques au microscope numérique
Différences entre fils électriques et câbles
Le fil électrique est un terme générique désignant tout fil métallique conducteur d’électricité. Certains fils sont qualifiés de câbles sur la base de différences structurelles.
- Fil électrique (fil isolé)
- Un fil électrique est un conducteur, qui transmet l’électricité, recouvert d’un isolant, qui ne transmet pas l’électricité.
- Câble
- Un câble désigne un faisceau de fils électriques recouvert d’une gaine.
- A : Conducteur
- B : Isolant
- C : Gaine
- D : Bourrage
- E : Gaine de bourrage
Matériaux conducteurs et caractéristiques
Les fils électriques et les câbles utilisent pour la grande majorité du cuivre ou de l’aluminium en tant que conducteur.
S’agissant de conductivité, l’argent et l’or sont également d’excellents matériaux. Cependant, ils sont rarement utilisés en raison de leur coût élevé.
| Matériau | Conductivité (% selon l’International Annealed Copper Standard (IACS) - norme internationale sur le cuivre recuit) | Résistivité (10-6 Ωm) |
|---|---|---|
| Ag (argent) | 106,4 | 0,0162 |
| Cu (cuivre) | 100 | 0,0172 |
| Au (Or) | 71,8 | 0,024 |
| Aluminium (Al) | 61,7 | 0,0275 |
Caractéristiques du cuivre et de l’aluminium
Les conducteurs en cuivre et en aluminium utilisés dans les fils électriques et les câbles possèdent les caractéristiques suivantes.
- Cuivre
-
- Le cuivre possède une conductivité très élevée qui facilite le passage de l’électricité.
- Le cuivre ne s’oxyde pas dans un air sec à température ambiante.
- Le cuivre sert de conducteur dans les câbles les plus courants.
- Aluminium
-
- La densité de l’aluminium est inférieure à celle du cuivre, avec un poids équivalent à un tiers de celui du cuivre. Ce matériau léger convient aux applications longue distance, notamment pour les lignes électriques.
- Lorsque l’aluminium s’oxyde, sa surface se couvre d’une couche d’alumine, résistante à la corrosion.
- L’aluminium est bon marché, accessible pour environ un tiers à la moitié du prix du cuivre.
Différences de réglementation des sections de fil électrique entre le Japon et les États-Unis
Au Japon, la section des fils électriques (fils torsadés) est réglementée par les normes JIS (Japanese Industrial Standards). Elle s’exprime en SQ, tirée d’une unité anglaise de mesure de section, le millimètre carré (square millimetre). La norme UL aux États-Unis utilise l’American wire gauge (AWG). Le tableau ci-dessous précise les valeurs de conversion entre AWG (UL) et SQ (JIS).
| Wire gauge (normes UL) | Diamètre extérieur (mm) | Section (mm2) | Section SQ correspondante (JIS) |
|---|---|---|---|
| AWG 4/0 | 11,68 mm | 107,2 mm2 | 100 SQ |
| AWG 3/0 | 10,40 mm | 85,03 mm2 | 80 SQ |
| AWG 2/0 | 9,266 mm | 67,42 mm2 | 60 SQ |
| AWG 1/0 | 8,254 mm | 53,49 mm2 | 60 SQ |
| AWG 1 | 7,348 mm | 42,41 mm2 | 38 SQ |
| AWG 2 | 6,543 mm | 33,63 mm2 | 38 SQ |
| AWG 4 | 5,189 mm | 21,15 mm2 | 22 SQ |
| AWG 6 | 4,115 mm | 13,30 mm2 | 14 SQ |
| AWG 8 | 3,264 mm | 8,37 mm2 | 8 SQ |
| AWG 10 | 2,588 mm | 5,26 mm2 | 5,5 SQ |
| AWG 12 | 2,052 mm | 3,31 mm2 | 3,5 SQ |
| AWG 14 | 1,628 mm | 2,08 mm2 | 2 SQ |
| AWG 16 | 1,290 mm | 1,31 mm2 | 1,25 SQ |
| AWG 18 | 1,024 mm | 0,823 mm2 | 0,75 SQ |
| AWG 20 | 0,8128 mm | 0,519 mm2 | 0,5 SQ |
| AWG 22 | 0,6426 mm | 0,324 mm2 | 0,3 SQ |
| AWG 24 | 0,5105 mm | 0,205 mm2 | 0,2 SQ |
| AWG 26 | 0,4039 mm | 0,128 mm2 | 0,12 SQ |
| AWG 28 | 0,3200 mm | 0,0804 mm2 | 0,08 SQ |
| AWG 30 | 0,2540 mm | 0,0507 mm2 | 0,05 SQ |
Section et intensité de courant maximales admissibles pour les fils électriques
Plus la section d’un fil électrique est large, plus l’intensité de courant admissible est élevée.
Le tableau ci-dessous indique les intensités de courant admissibles pour les fils de cuivre les plus répandus.
| Diamètre (mm) | Intensité de courant admissible (A) |
|---|---|
| 1 mm | 16 |
| 1,2 mm | 19 |
| 1,6 mm | 27 |
| 2 mm | 35 |
| 2,6 mm | 48 |
| 3,2 mm | 62 |
| 4 mm | 81 |
| 5 mm | 107 |
| Section (mm2) | Intensité de courant admissible (A) |
|---|---|
| 0,9 | 17 |
| 1,25 | 19 |
| 2 | 27 |
| 3,5 | 37 |
| 5,5 | 49 |
| 8 | 61 |
| 14 | 88 |
| 30 | 139 |
| 50 | 190 |
| 100 | 298 |
| 200 | 469 |
| 400 | 745 |
| 600 | 930 |
| 800 | 1080 |
| 1000 | 1260 |
Exemples d’observation et de mesure de fils électriques au microscope numérique
Voici les derniers exemples d’observation et de mesure de fils électriques au microscope numérique 4K Série VHX de KEYENCE.
L’adaptateur d’éclairage diffus garantit une observation sans reflet.
Bas : image normale, Haut : composition en profondeur + image HDR
La fonction HDR permet une observation détaillée des coupes de câbles.
Image normale
Image en mode d’ombres accentuées
La fonction de composition en profondeur en 3D assure une observation précise de la forme des défauts.
La saillie de métal soudé à la surface peut être quantifiée via la fonction de mesure 3D, permettant une évaluation OK/NG précise.
Image de mesure automatique de surface
La fonction de composition en profondeur en 3D permet de visualiser les variations d’état de surface dues aux différences de matériau et de conditions de fabrication.
