(GéKaDé
EI)
Le fil de litz (de l'allemand "Litzendraht"
= fil tressé ou toronné) est un assemblage de plusieurs fils (brins unitaires) afin
de fabriquer des câbles souples.
Exemples d'utilisation mécanique: lacets de chaussures (ces trucs qui
existaient avant le scratch), des cordages pour relier des alpinistes,
jusqu'aux câbles de remorquage de bateaux.
En application électrique et électronique les brins unitaires sont
conductrices. Le métal conducteur le plus utilisé est le cuivre. D'autres métaux et alliages
(ex. cuivre argenté, aluminium) peuvent être utilisés.
L'utilisation de mélanges de fils conducteurs et autres fils se voit dans
les fils d'écouteurs, où les fils conducteurs ne sont souvent
même pas tressés pour diminuer le coût.
On rencontre des câbles de litz fins et ultrafins dans les têtes de
positionnement de disques durs, dans les fils des chargeurs USB, dans des micromoteurs
et dans les systèmes antivol. De grosses et très grosses sections
de câble de litz sont utilisés dans les chargeurs de voitures
électriques, les convertisseurs
d'énergie solaire, des
robots de soudage, dans les transformateurs ferroviaires, dans des convertisseurs d'éoliennes.
La tresse de masse d'une batterie de voiture est une autre application
connue.
Mais l'application principale en électronique n'est pas dû au fait
que le fil de litz apporte de la souplesse mécanique.
En effet l'utilisation de ce type de fil vient d'un phénomène
électrique spécifique.
, il faut que des électrons se déplacent dans un conducteur. Suivez ce lien pour la page explicative! |
En courant continu, il n'y a pas de problème
spécifique: les électrons se mettent en colonne dans le conducteur et
avancent poussés par le différentiel de tension.
Mais entre eux, ils ne s'attirent pas beaucoup, négatifs qu'ils
sont de nature!
Quand le courant devient alternatif, ils doivent se
retourner dans le conducteur, et là, ils se voient en se retournant et ne
manquent pas de se donner des
de
pour se repousser.
Plus
la fréquence augmente, plus ils se rencontrent et se repoussent mutuellement.
Ca
commence "à chauffer" dans le conducteur, et le centre du conducteur se
vide d'électrons.
On rencontre de plus en plus d'électrons sur la
périphérie.
Il en résulte une augmentation de la résistance apparente et
un vrai échauffement.
Ce phénomène est communément appelé
l'effet de peau
("skin effect"
en Anglais).
On parle aussi d'effet Kelvin.
Suivez ce lien pour la page
explicative!
Afin de mieux utiliser le conducteur en haute fréquence, il existe
plusieurs solutions:
1) On peut "simplement" vider le centre non
utilisé par les électrons.
Ceci se fait pour des courants très
importants: dans des transformateurs de soudage et des fours à induction
de haute puissance par exemple.
L'utilisation
de tubes permet en plus de faire circuler un liquide de refroidissement.
2) On peut aplatir le conducteur ce qui augmente
la surface efficace: un mètre de fil rond de 1 mm de diamètre a une
surface de pi*Ø*l=31416mm², tandis que le même fil aplati à 0,05mm
nous procure une surface de 315159mm² soit plus de 10 fois plus de
surface!
On utilise des conducteurs méplats en fort courant,
de la bande plate ou des clinquants (bande plate de 0,01 à 0,2mm en
épaisseur) suivant la fréquence appliquée.
La mise en œuvre de clinquants est
délicate (respect des lignes de fuite, positionnement par rapport à
l'isolant, éviter les contraintes entre l'isolant et le conducteur, pas
d'aspérités pour éviter l'ionisation et la concentricité dans des
bobinages peut créer des zones chaudes en freinant la dissipation
thermique).
L'isolant entre couches réduit vite
considérablement le remplissage.
La capacité entre spires est
maximale, ce qui augmente l'effet de proximité
et diminue la fréquence d'auto résonance.
Dans les
transformateurs à découpage, on utilise cette solution souvent seulement
pour les enroulements de forte intensité et de basse tension (peu de
spires).
En
fabrication automatique et très grande série on peut arriver à de faibles coûts
(analogue à la fabrication de condensateurs à diélectrique métallisé).
3) Afin d'augmenter la surface utile on peut mettre en
parallèle plusieurs fils isolés de faible section.
(Si
on n'isole pas, les électrons vont vite vers les couches extérieures
et le résultat est un conducteur à diamètre égal chauffant même plus
qu'un conducteur plein!
- l'air emprisonné empêche le refroidissement
-, on a uniquement un conducteur plus souple!)
Cette mise en parallèle peut
être fait de diverses façons.
a) On
fait des torons: un nombre de brins élémentaires est
mise en toron en tournant les fils suivant les caractéristiques
demandées:
on peut tourner à gauche (contre sens = S, sens normal pour la
fabrication du fil de litz) ou à droite (sens d'aiguilles d'une montre =
Z) ou même alterner le sens;
le pas (la
longueur en mm pour un tour) permet de trouver le compromis entre
souplesse, facteur de forme et capacité répartie.
Ø
On constate que le fil de litz non seulement réduit très efficacement l'effet de peau,PRODUITS PACKLITZWIRE:
0) Les brins élémentaires de diamètre 0,012mm à 1,6mm peuvent être
revêtues d'émail classe F soudable (RUPOL V155, = classe F 155°C ou
V180 classe H 180°C)
ou sur commande spéciale avec des émaux brasables d'indice thermique H (180 à 200°C) ou
non brasables en classe C
(210 à 240°C) (RUPEX WV180, W200, W210, W240).
Ce revêtement peut être sur imprégné d'une couche thermo adhérente
(RUTHERM). Ce procédé est de moins
en moins utilisé au profit d'autres moyens d'assemblage.
1) Autour du
RUPALIT Classic,
PACK
fabrique du "vrai" litz avec du fil isolé
tressé : en Allemand
RUPALIT
Flecht en Anglais RUPALIT Braid).
=> La tresse en fil non isolée n'est pas indiquée pour des applications
en haute fréquence.
Les torons primaires forment
des câbles de grosses sections:
préformés en forme carrée ou rectangulaire
(RUPALIT Profil)
ou
assemblés en câble en nappe
(RUPALIT Planar).
Les fils de litz peuvent être guipés avec une ou plusieurs
couches isolantes.
Historiquement on a commencé avec du papier, des cheveux, du coton (code 50)
puis la soie naturelle (code 52).
Excepté la soie naturelle (52) ayant des caractéristiques
excellentes en haute fréquence, ces produits ne sont plus utilisés
de nos jours.
On utilise encore la soie
artificielle (viscose) (code 60), mais l'acétate (code 61) n'est plus utilisé,
car pouvant créer des atmosphères dangereuses.
En produit de qualité supérieure on utilise le polyamide (NYLON®
) (code 63) et pour la classe F
ou H le polyamide aromatique
(NOMEX®)
en fibre
(code 68).
Le guipage céramique et imprégnation aux fibres de verre ne sont pas
utilisés par PACK car trop abrasifs.
Les torons ou le câble final peuvent être enrubannés avec du polyester (Mylar)
(code 25), du
polyethylène naphtalate (« TEONEX® ») PEN (code XR20),
du polyamide aromatique
(NOMEX®)
(code 26)
ou du polyimide (Kapton) (code 27).
La superposition de 3 couches isolantes recouvrant à au moins 50% fait la
gamme
RUPALIT Safety
procurant des conducteurs à isolation renforcée.
2)
RUPATEX: un fil de cuivre à triple isolation à base
de TEFZEL extrudé utilisable en isolation renforcée sans ajout de marges,
d'inter couches ni de gaines.
Classe thermique B ou F.
Diamètres de 0,10 à 1mm.
ainsi que des modèles de fil de litz en
RUPATEX B et
F.
Détails et disponibilités:
cliquez
ici ou
(pa_rupatex-b-f.pdf, 2 pages)
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