Lors de l'assemblage de panneaux de commande électrique, d'appareillages de commutation et de systèmes de distribution d'énergie industriels, le jeu de barres est un élément essentiel qui transporte des courants importants dans des tolérances serrées. Pour cette application essentielle, il est très important de choisir le bon matériau pour le jeu de barres. Le cuivre est depuis longtemps la norme de l'industrie, mais l'aluminium gagne-t-il du terrain en tant qu'alternative à moindre coût ?
Barre omnibus en aluminium et barre omnibus en cuivre – Différences clés
Examinons les avantages et les inconvénients des différents types de jeux de barres.
Conductivité électrique
Fondamentalement, le cuivre présente un avantage en raison de sa conductivité plus élevée que l'aluminium. À mesure que la densité de courant augmente dans les jeux de barres, le chauffage par résistance devient plus problématique – et le cuivre génère moins d'énergie perdue par les pertes I2R.
Pour les applications impliquant des surcharges fréquentes ou des profils de charge variables, la dissipation thermique supérieure du cuivre maintient des températures de fonctionnement plus basses qui prolongent la durée de vie des composants. Cependant, les alliages d'aluminium améliorés ont réduit l'écart, amenant la conductivité à mi-chemin entre l'aluminium et le cuivre.
Durabilité mécanique
Le cuivre résiste également mieux aux contraintes mécaniques telles que les vibrations et les cycles thermiques que l'aluminium plus tendre sur le long terme. Ses caractéristiques de durcissement par écrouissage génèrent une patine d'oxyde protectrice offrant une résistance à la corrosion auto-réparatrice à l'intérieur. Mais les alliages modernes confèrent à l'aluminium une durabilité extérieure qui se chevauche lorsqu'ils sont correctement traités et soudés.
Analyse des coûts des matériaux
Si le cuivre est plus performant sur le plan électrique et mécanique, l'aluminium présente un atout majeur : le coût. À poids égal, l'aluminium de haute pureté se vend environ un tiers de moins que le cuivre. Si l'on considère les systèmes de bus de plusieurs tonnes, les économies s'accumulent rapidement lorsque l'on réduit la taille des matériaux.
Cependant, une évaluation de la valeur réelle doit tenir compte du coût total de possession au fil des ans. La fiabilité du cuivre peut permettre des périodes de service plus longues avant le remplacement par rapport à l'aluminium sous une charge importante. La réputation de qualité renforce également la confiance dans les systèmes à puissance nominale continue.
Des prix avantageux pourraient changer la donne pour les applications à faible risque et à fonctionnement intermittent, moins exigeantes que le contrôle des processus. Mais les infrastructures critiques méritent des matériaux de première qualité qui maximisent la disponibilité sur plusieurs décennies. Les économies globales de matériaux ne compensent parfois pas les coûts liés aux pannes imprévues.
Considérations relatives à la conception
Au-delà des débats sur les matières premières, la conception des bus a un impact considérable sur les performances des jeux de barres. La résistance de contact entre les sections est très importante pour les deux matériaux. Une préparation et un couple de serrage appropriés des connexions mécaniques réduisent considérablement les chutes de tension par rapport à la soudure.
Un dimensionnement correct minimise également la constriction au niveau des interfaces barre-sangle. Le surdimensionnement de l'aluminium par rapport à la barre omnibus flexible en cuivre améliore encore la correspondance de température. L'effet de peau diminue la résistance aux surfaces pour l'un ou l'autre métal, donc l'augmentation modérée de l'épaisseur de la barre favorise les courants importants.
Une ventilation adéquate protège également les jeux de barres des températures ambiantes élevées. Les charges marche/arrêt induisent un échauffement transitoire même dans le cuivre, de sorte qu'une ventilation espacée réduit les cycles de chauffage de pointe. Associée à une réduction des performances en fonction des conditions ambiantes, une conception optimale égale ou dépasse souvent les simples commutateurs de matériaux.
En résumé
Lorsqu'ils sont soigneusement conçus, le cuivre et l'aluminium sont tous deux très utiles pour les jeux de barres, en tenant compte des compromis. Le cuivre reste le premier choix pour les applications nécessitant une durée de vie ultra-longue et une tolérance aux expositions aux surcharges sévères. Mais les alliages d'aluminium améliorés sont compétitifs en termes de mise de fonds initiale, adaptés aux systèmes intermittents à charge modérée. Les performances globales découlent davantage des meilleures pratiques de conception appliquées judicieusement aux qualités des matériaux.
Pour obtenir le jeu de barres de qualité supérieure pour votre installation, associez-vous à TOSUNLux – l’un des meilleurs fournisseurs de jeux de barres en cuivre – aujourd’hui.
