Comment fabrique-t-on une tresse de cuivre souple ? Un processus étape par étape

Dans tout tableau électrique de puissance — de l’appareillage basse tension au jeu de barres principal d’une sous-station — le cuivre est distribué selon deux voies différentes. Les tronçons qui transportent le courant en ligne droite et de manière stable sont réalisés avec une barre rigide. Les tronçons qui absorbent les mouvements, les dilatations ou les vibrations sont réalisés avec une connexion flexible. Et une grande partie des problèmes de maintenance des tableaux apparaissent précisément lorsqu’un mauvais choix a été fait entre ces deux options.

Cet article compare les deux types, explique quand le concepteur choisit chacun d’eux et décrit les cas hybrides où ils coexistent.

Qu’est-ce qu’un jeu de barres et quelle est sa fonction

Un jeu de barres est le système de conducteurs rigides qui distribue le courant électrique à l’intérieur d’un tableau ou d’une enveloppe, depuis l’arrivée de l’alimentation jusqu’aux départs vers les différents circuits protégés. Sa fonction est triple :

• Conduire le courant nominal sans dépasser la température admissible
• Supporter les efforts électrodynamiques du court-circuit sans se déformer
• Maintenir les distances d’isolement entre les phases et par rapport à la terre

En basse tension industrielle, le jeu de barres est presque toujours réalisé avec des barres de cuivre — parfois en aluminium — boulonnées sur des supports isolants. En moyenne tension et dans les sous-stations, la géométrie devient plus complexe et l’on utilise des tubes, des profilés ou des jeux de barres spéciaux.

Barre rigide en cuivre — caractéristiques et utilisation typique

Une barre rigide est une barre de cuivre laminé de section rectangulaire, à l’état dur ou mi-dur, avec des dimensions normalisées (généralement entre 12×2 mm et 100×10 mm dans les tableaux industriels, plus grandes dans les sous-stations).

Ses avantages :

• Capacité de conduction élevée par unité de coût
• Bonne dissipation thermique grâce à sa grande surface extérieure
• Facile à usiner (perçages, pliages doux) et à boulonner
• Stable dimensionnellement, ne nécessite pas de supports intermédiaires sur les tronçons courts

Ses limitations :

• Rigidité absolue : elle n’absorbe aucun mouvement, aucune dilatation ni vibration
• Toute déformation est intégralement transmise aux points de connexion, avec un risque de desserrage de la boulonnerie
• Installation laborieuse lorsque la géométrie du tableau impose de multiples pliages
• Les défauts de coplanarité entre le jeu de barres et l’équipement génèrent des contraintes mécaniques permanentes

Application typique : distribution dans les tableaux généraux, jeux de barres verticaux de colonnes, connexions entre équipements alignés sur le même châssis.

Connexion flexible en cuivre — caractéristiques et utilisation typique

Une connexion flexible remplace la barre rigide sur un tronçon précis par une construction capable d’absorber les mouvements. Les trois constructions habituelles sont :

• Tresse plate en cuivre : fils fins tressés et formés selon une géométrie plate avec des terminaux sertis ou fusionnés aux extrémités
• Barre flexible laminée : ensemble de fines lamelles de cuivre (0,1-0,5 mm d’épaisseur chacune) empilées et assemblées uniquement aux extrémités, permettant un déplacement relatif entre les lamelles
• Connexion plate avec terminaux : tresse plate avec terminaux intégrés, prête à être directement boulonnée aux équipements

Ses avantages :

• Absorbe la dilatation thermique des conducteurs rigides voisins
• Absorbe les vibrations mécaniques (transformateurs, moteurs, appareillage à manœuvres fréquentes)
• Compense le désalignement entre les équipements et le jeu de barres sans transmettre de contraintes
• Facilite le démontage et la maintenance des équipements individuels
• Absorbe les légers mouvements dus au tassement du tableau ou du sol

Ses limitations :

• Coût unitaire supérieur à celui de la barre rigide équivalente
• Nécessite des terminaux correctement réalisés — un mauvais sertissage est la défaillance la plus courante
• Occupe plus de volume qu’une barre rigide de même section électrique

Comparaison technique directe

Paramètre	Barre rigide	Connexion flexible
Absorption de la dilatation thermique	Nulle	Élevée
Absorption des vibrations	Nulle	Élevée
Compensation du désalignement	Non	Oui
Coût par mètre (même section)	Base	2,5–4× supérieur
Facilité d’installation dans des géométries complexes	Faible	Élevée
Dissipation thermique	Très bonne	Bonne
Maintien du couple de serrage	Nécessite un contrôle périodique	Se conserve mieux
Durabilité en régime dynamique	Mauvaise (fatigue au niveau des connexions)	Bonne

Dilatation thermique : la principale raison d’inclure des connexions flexibles

Le cuivre possède un coefficient de dilatation linéaire de 17,7 × 10⁻⁶ /°C. Un tronçon de barre rigide de 3 mètres qui passe d’une température ambiante de 20 °C à une température de service de 90 °C se dilate de :

ΔL = 3.000 mm × 17,7 × 10⁻⁶ × 70 = 3,72 mm

Presque 4 millimètres. Si ce tronçon est boulonné rigidement aux deux extrémités, ces 4 mm n’ont nulle part où aller — ils se transforment en contrainte mécanique qui :

• Desserre la boulonnerie sous l’effet des déformations cycliques
• Déforme les supports isolants sous l’effet des efforts latéraux
• Peut fissurer les barres elles-mêmes dans les zones de plus forte concentration de contraintes

La solution standard consiste à intercaler une connexion flexible tous les 2-3 mètres de jeu de barres rigide, ou à chaque point où le jeu de barres se connecte à un équipement dont la masse le rend immobile (transformateur, disjoncteur de puissance, redresseur industriel). La connexion flexible absorbe la dilatation et découple mécaniquement les tronçons.

Cas hybrides courants dans les tableaux industriels

Connexion transformateur-jeu de barres principal. Le secondaire du transformateur représente une masse thermique et mécanique considérable. Sa connexion au jeu de barres basse tension est toujours réalisée avec des connexions flexibles — généralement des tresses plates avec terminaux — afin de découpler les dilatations et d’absorber les vibrations du transformateur lui-même.

Connexion à un disjoncteur extractible. Les disjoncteurs dotés d’une fonction d’extraction nécessitent des connexions capables de tolérer le mouvement d’insertion-extraction ainsi que les tolérances mécaniques de la position connectée. Ces connexions sont réalisées avec de courtes connexions flexibles entre les pinces du disjoncteur et le jeu de barres fixe.

Ponts entre les colonnes d’un tableau modulaire. Lorsque le jeu de barres principal passe d’une colonne à une autre dans un tableau modulaire, les petits mouvements relatifs entre les colonnes dus au transport, au montage et au tassement sont absorbés par des connexions flexibles aux points de passage.

Connexion à un redresseur ou convertisseur de puissance. Les équipements d’électronique de puissance fonctionnent à des températures élevées et sont soumis à des vibrations mécaniques de fréquence moyenne. Ils sont toujours raccordés au jeu de barres avec des tresses plates.

Compensation sur les longs tronçons. Sur les jeux de barres continus de plus de 6-8 mètres, des compensateurs de dilatation sont intercalés à intervalles réguliers, réalisés avec de courtes connexions flexibles.

Comment choisir la construction flexible appropriée

Une fois qu’il a été décidé que le tronçon sera flexible, le choix concret dépend de la géométrie et de l’intensité :

• Faibles et moyennes intensités (jusqu’à 400 A), installation standard : tresse plate étamée avec terminaux sertis
• Intensités élevées (400-2.000 A) : barre flexible laminée ou tresse plate de grande section avec terminaux fusionnés
• Courant de court-circuit présumé très élevé : construction avec terminaux intégrés fusionnés, en évitant la connexion sertie en raison d’une meilleure conduction de la chaleur pendant le défaut
• Environnement agressif (chimique, marin, ferroviaire extérieur) : toujours étamée, avec une protection thermorétractable supplémentaire si nécessaire
• Exigence CEM : envisager une tresse de blindage complémentaire sur la connexion de puissance

Pour le dimensionnement électrique de la section, on applique le même critère que pour toute tresse flexible — courant admissible corrigé selon la température ambiante et le regroupement, vérification du court-circuit et de la chute de tension. Le guide de dimensionnement que nous publions séparément présente la méthode complète.

Erreurs fréquentes dans les jeux de barres

• Réaliser l’ensemble du jeu de barres avec des barres rigides afin de minimiser le coût. Cela permet d’économiser sur les matériaux, mais augmente le coût des contrôles de serrage tous les six mois et des pannes cycliques dues à la fatigue.
• Utiliser une connexion flexible là où il n’y a aucun mouvement. Surcoût sans utilité. Un tronçon stable, court et aligné est réalisé avec une barre rigide.
• Mauvais dimensionnement du terminal de la connexion flexible. Le terminal est le point critique sur le plan électrique. Un terminal de section insuffisante crée un goulot d’étranglement thermique qui dégrade la connexion avec le temps.
• Ne pas prévoir d’espace pour la connexion flexible dans la conception du tableau. La connexion flexible occupe plus de volume que la barre rigide équivalente. Si le concepteur ne le prévoit pas, on finit par imposer des géométries qui annulent la flexibilité même de la pièce.
• Mélanger aluminium et cuivre sans connexion bimétallique. La connexion directe entre une barre en aluminium et un terminal en cuivre provoque une corrosion galvanique en quelques années. Des terminaux bimétalliques spécifiques sont nécessaires.

Questions fréquentes

Quelle section de barre rigide équivaut à une connexion flexible de X mm² ?

La section électrique est équivalente si la quantité de cuivre utile est la même. Une tresse plate de 240 mm² est électriquement équivalente à une barre rigide en cuivre de 240 mm². La différence réside dans la géométrie : la tresse occupe davantage de volume extérieur et dissipe la chaleur légèrement différemment.

Peut-on remplacer une barre rigide existante par une connexion flexible sans modifier le reste du tableau ?

Oui, à condition de respecter la section électrique et les distances d’isolement, et à condition que les terminaux de la connexion flexible soient compatibles avec la boulonnerie existante. Il s’agit d’une intervention courante de maintenance corrective sur les tableaux présentant des problèmes d’échauffement dus à la fatigue des connexions.

La connexion flexible produit-elle davantage de pertes par effet Joule que la barre rigide ?

Non, si elles sont correctement dimensionnées. La résistance du cuivre est la même. Les pertes supplémentaires éventuelles se situent au niveau des terminaux — et avec des terminaux correctement réalisés, elles sont négligeables.

Combien de connexions flexibles faut-il dans un tableau électrique standard ?

Cela dépend de la topologie. Dans un tableau industriel basse tension typique, elles sont installées au minimum au niveau de la connexion au transformateur, sur chaque disjoncteur extractible et aux points de passage entre les colonnes. Dans les tableaux plus complexes, tous les points où le jeu de barres se connecte à des équipements individuels d’une certaine masse sont réalisés avec des connexions flexibles.

Peut-on fabriquer des connexions flexibles sur mesure pour des géométries spéciales ?

Oui. La longueur, la section, le type de terminal, l’isolation et la finition sont entièrement personnalisables. C’est la pratique habituelle dans les tableaux réalisés sur projet — chaque connexion est fabriquée selon le cahier des charges avec les dimensions exactes de l’espace disponible.

Conclusion et prochaine étape

Le choix entre barre rigide et connexion flexible n’est pas une question de coût : il dépend de ce qui se passe mécaniquement à cet endroit du tableau. Là où il y a mouvement, dilatation ou vibration, la connexion flexible est la seule solution qui vieillit correctement. Là où le tronçon est stable et aligné, la barre rigide est l’option appropriée.

Chez Masfarné, nous fabriquons des tresses plates, des connexions plates avec terminaux et des connexions flexibles sur mesure pour les jeux de barres industriels, selon cahier des charges technique et avec des terminaux sertis, soudés ou fusionnés selon l’application.

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