Applications de câbles tray et guide de sélection

Le câble de chemin de câbles est un câble d’alimentation, de commande ou d’instrumentation à conducteurs multiples ou à paires multiples, approuvé pour une installation dans des chemins de câbles sans conduit supplémentaire. Il s’agit de la méthode de câblage standard pour les sites industriels, les bâtiments commerciaux et les installations de services publics où les chemins de câbles offrent un cheminement accessible et organisé pour un grand nombre de circuits. Le choix du bon type de câble de chemin de câbles — TC, TC-ER, VNTC, PLTC ou ITC — dépend de la classe de tension, de l’environnement et de l’article du NEC® qui régit votre installation. Ce guide couvre tous les principaux types de câbles de chemin de câbles, leur construction, leurs caractéristiques nominales et les applications auxquelles chacun est destiné.

Qu’est-ce qui fait qu’un câble est un « câble de chemin de câbles » ?

Tous les câbles posés dans un chemin de câbles ne sont pas considérés comme des câbles de chemin de câbles. Le NEC® définit des types de câbles spécifiques qui sont listés et marqués pour une installation en chemin de câbles au titre de l’Article 336 (Type TC) et des articles connexes. Pour porter la désignation « TC », un câble doit réussir les essais de flamme et de performance spécifiés dans UL 1277 — y compris l’essai de flamme UL Vertical Tray (IEEE 1202 / FT4) — satisfaire aux exigences mécaniques d’écrasement et d’impact, et être marqué avec la désignation de type appropriée sur sa gaine.

La distinction clé est que le câble de chemin de câbles est une méthode de câblage autonome — le câble lui-même fournit toute l’isolation, le blindage et la protection mécanique nécessaires pour une installation en chemin de câbles ouvert. Les conducteurs THHN/THWN individuels, en revanche, nécessitent généralement un conduit ou une canalisation et ne peuvent pas être posés librement dans un chemin de câbles, sauf s’ils sont de 1/0 AWG ou plus et satisfont aux conditions du NEC® 392.10(A), ou s’ils font partie d’un assemblage de câble de chemin de câbles listé.

Les chemins de câbles sont courants dans les environnements industriels et commerciaux, car ils permettent d’ajouter, de retirer et d’inspecter facilement les câbles sans tirage dans un conduit. Cela fait du câble de chemin de câbles la méthode de câblage privilégiée pour les installations qui évoluent au fil du temps — usines de fabrication, centres de données, stations d’épuration des eaux usées, installations pétrochimiques et grands bâtiments commerciaux.

Types de câbles de chemin de câbles et classifications NEC®

Le NEC® reconnaît plusieurs types de câbles pour une installation en chemin de câbles. Chacun a une classe de tension, une norme de construction et un ensemble d’usages autorisés différents. Comprendre les différences évite les erreurs de spécification qui entraînent des inspections non conformes ou des installations dangereuses.

Type TC — Câble de chemin de câbles d’alimentation et de commande (600V)

Type TC (Tray Cable) est la désignation générale des câbles multiconducteurs 600V listés selon UL 1277 et installés conformément au NEC® Article 336. Le câble TC est construit avec des conducteurs en cuivre (14 AWG à 1000 kcmil) isolés en THHN, THWN, XHHW ou polyéthylène réticulé (XLP/XLPE), regroupés avec un conducteur de terre optionnel, et gainés en PVC, CPE (polyéthylène chloré) ou autres matériaux approuvés.

Le câble Type TC standard est approuvé pour une installation dans des chemins de câbles, des canalisations et des emplacements extérieurs lorsqu’il est supporté par un fil porteur. Il n’est pas approuvé pour une fixation directe aux surfaces des bâtiments, à moins qu’il ne porte également la classification TC-ER (voir ci-dessous). C’est l’une des erreurs de spécification les plus courantes — le TC standard doit rester dans le chemin de câbles ou dans un conduit.

Constructions courantes :

Type TC-ER — Câble de chemin de câbles pour parcours exposé

Type TC-ER (Tray Cable – Exposed Run) répond à toutes les exigences du TC standard, plus des essais supplémentaires de résistance à l’écrasement et aux impacts qui permettent son installation en dehors des chemins de câbles. Le câble TC-ER peut être fixé directement aux surfaces des bâtiments, posé le long d’éléments structurels et installé à l’air libre entre le chemin de câbles et l’équipement qu’il alimente — sans conduit.

C’est un avantage important dans les installations industrielles. Sans TC-ER, chaque câble quittant le chemin de câbles doit passer dans un conduit pour atteindre le point de raccordement de l’équipement. Le TC-ER élimine ce tronçon de conduit, réduisant le coût des matériaux, le temps de main-d’œuvre et les points de fuite potentiels dans le système de canalisation. Le NEC® 336.10(7) autorise l’installation du TC-ER en câblage apparent entre le chemin de câbles et l’équipement d’utilisation, à condition qu’il soit supporté et fixé conformément aux instructions du fabricant.

La plupart des câbles de chemin de câbles modernes sont à double classification TC / TC-ER. Lors de la spécification d’un nouveau câble, demandez toujours le TC-ER afin de conserver une flexibilité maximale d’installation.

VNTC — Câble de chemin de câbles vinyle-nylon

VNTC est la construction la plus courante pour les câbles de chemin de câbles 600V. Le nom décrit le système d’isolation : les conducteurs individuels sont isolés avec du vinyle (PVC) avec une surcouche en nylon — le même système d’isolation utilisé dans le fil de bâtiment THHN/THWN — puis câblés ensemble et gainés en PVC. Le résultat est un câble de chemin de câbles économique et à usage général, adapté aux circuits d’alimentation, d’éclairage et de commande dans des applications commerciales et industrielles.

Le VNTC est classé 600V, 90°C à sec / 75°C en milieu humide, et est disponible en sections de conducteurs de 14 AWG à 1000 kcmil avec 2 à 37 conducteurs ou plus. Il est couramment spécifié avec la classification TC-ER, permettant une installation en parcours exposé. Le VNTC est le câble de référence pour la plupart des installations en chemin de câbles lorsque l’environnement n’exige pas la résistance chimique ou la flexibilité de la construction EPR-CPE.

Ramcorp stocke le câble de chemin de câbles VNTC dans une large gamme de nombres de conducteurs et de sections, y compris des configurations avec conducteurs de terre.

EPR-CPE — Câble de chemin de câbles de qualité industrielle

EPR-CPE utilise une isolation en caoutchouc éthylène-propylène (EPR) avec une gaine en polyéthylène chloré (CPE). Cette construction offre des performances supérieures dans les environnements industriels difficiles où le VNTC est insuffisant.

L’isolation EPR offre une température de fonctionnement continue de 90°C en emplacements secs et mouillés (comparée à la classification 75°C en milieu humide du VNTC), une excellente flexibilité même à basse température, et une résistance intrinsèque à l’ozone, au soleil et au vieillissement thermique. La gaine CPE résiste aux huiles, produits chimiques, solvants et à l’abrasion de manière nettement meilleure que le PVC — ce qui fait de l’EPR-CPE le câble de chemin de câbles privilégié pour les usines pétrochimiques, raffineries, papeteries, aciéries et toute installation exposée à des produits chimiques ou à des cycles de température extrêmes.

L’EPR-CPE coûte plus cher au pied que le VNTC, mais l’avantage en durabilité le rend souvent plus économique sur la durée de vie de l’installation. Il est généralement à double classification TC / TC-ER et disponible dans les mêmes sections et nombres de conducteurs que le VNTC. Ramcorp stocke le câble de commande EPR-CPE pour les applications industrielles.

Câble de chemin de câbles blindé (VNTC blindé & Instrumentation TC)

Le câble de chemin de câbles blindé ajoute un Blindage en feuille, une tresse de Blindage, ou les deux autour des paires individuelles ou de l’ensemble du câble afin de protéger les signaux analogiques et numériques de faible niveau contre les interférences électromagnétiques (EMI) et les interférences radiofréquences (RFI). Le blindage est essentiel pour les circuits d’instrumentation — boucles 4–20 mA, fils de thermocouple, circuits RTD et bus de communication — particulièrement sensibles au bruit électrique.

Le VNTC blindé est disponible en configurations par paires (paires torsadées avec blindages individuels) et en configurations multiconducteurs (Blindage global). Le câble à paires blindé est la norme pour l’instrumentation, car chaque circuit de signal dispose de son propre Blindage, évitant la diaphonie entre les paires au sein du câble. Le Blindage est généralement une feuille d’aluminium/polyester avec un fil de drain en cuivre étamé pour une terminaison facile.

Pour les applications d’instrumentation en dessous de 150V, le type PLTC (Power-Limited Tray Cable) et le type ITC (Instrumentation Tray Cable) sont les désignations reconnues par le NEC®. Elles sont couvertes par les articles 725 et 727, respectivement, et ont une isolation plus fine et des sections de conducteurs plus petites (généralement 22–16 AWG) adaptées aux circuits de signal de basse puissance. Ramcorp propose le câble de chemin de câbles VNTC blindé et le câble de chemin de câbles VNTC à paires pour les applications d’instrumentation et de commande.

Comparaison des types de câbles de chemin de câbles

Sections des conducteurs et configurations

Le câble de chemin de câbles est disponible dans une large gamme de sections et de nombres de conducteurs afin de répondre à pratiquement toute exigence de circuit d’alimentation, de commande ou d’instrumentation.

Les circuits d’alimentation utilisent généralement 2 à 4 conducteurs de 14 AWG à 1000 kcmil, avec ou sans conducteur de terre. Une configuration à 3 conducteurs avec terre (par exemple, 10/3 avec terre) est la plus courante pour les alimentations de moteurs triphasés et les circuits dérivés. Les sections plus grandes — 2/0, 4/0, 500 kcmil et au-delà — sont utilisées pour les circuits d’alimentation (feeders) et les charges de moteurs à fort ampérage.

Les circuits de commande utilisent 2 à 37 conducteurs ou plus dans des calibres plus petits, généralement 14–10 AWG. Ces câbles multiconducteurs transportent des signaux marche/arrêt, des circuits d’interverrouillage et le câblage de commande de relais entre les PLC, les centres de commande de moteurs (MCC) et les dispositifs de terrain. Les nombres de conducteurs plus élevés réduisent le nombre de câbles individuels nécessaires dans le chemin de câbles, simplifiant l’installation et la gestion des câbles.

Les circuits d’instrumentation utilisent des conducteurs en paires ou en triades en 16–22 AWG avec des blindages de paires individuels. Un câble de chemin de câbles d’instrumentation typique peut contenir de 1 à 24 paires blindées individuellement, chacune transportant un signal analogique 4–20 mA ou un circuit d’extension de thermocouple.

Exigences du NEC® pour l’installation de câbles en chemin de câbles

Les installations en chemin de câbles sont principalement régies par le NEC® Article 392 (Cable Trays) et l’Article 336 (Type TC Cable). Les exigences clés qui influencent la sélection des câbles comprennent :

Sections minimales des conducteurs : Le NEC® 392.10 exige une section minimale de 14 AWG pour les circuits d’alimentation et d’éclairage dans les chemins de câbles. Pour les circuits de commande et de signal, des sections plus petites sont autorisées lors de l’utilisation de types de câbles PLTC ou ITC.

Remplissage du chemin de câbles : Le NEC® 392.22 limite le nombre et la taille des câbles autorisés dans un chemin de câbles en fonction de la largeur du chemin, du type de câble et de la classe de tension. Les câbles monoconducteurs de 1/0 AWG et plus ont des règles de remplissage différentes de celles des câbles multiconducteurs. Le dépassement des limites de remplissage provoque une accumulation de chaleur et nécessite un déclassement de l’ampacité.

Déclassement de l’ampacité : Lorsque plus d’un certain nombre de conducteurs porteurs de courant partagent un chemin de câbles, leur ampacité doit être déclassée conformément au NEC® Tableau 392.80(A)(2). Ceci est particulièrement important pour les câbles de chemin de câbles d’alimentation — un conducteur 12 AWG classé 30A à l’air libre peut devoir être déclassé à 21A ou moins dans un chemin de câbles entièrement chargé.

Coupe-feu : Les chemins de câbles qui traversent des murs et des planchers coupe-feu doivent être obturés avec des matériaux listés conformément au NEC® 300.21. La méthode de coupe-feu doit être compatible avec les types de câbles et la construction du chemin de câbles.

Mise à la terre : Les chemins de câbles utilisés comme conducteurs de mise à la terre des équipements doivent être raccordés (bonded) conformément au NEC® 392.60. Les chemins de câbles métalliques sont couramment utilisés comme chemin de mise à la terre des équipements, mais les sections du chemin doivent être raccordées avec des raccords listés — et non simplement posées. Alternativement, les câbles de chemin de câbles avec un conducteur de terre intégré fournissent un chemin de mise à la terre dédié, indépendant du chemin de câbles.

Applications des câbles de chemin de câbles par secteur

Fabrication et usines industrielles

Les sites de fabrication constituent le principal marché des câbles de chemin de câbles. Les chemins de câbles parcourent l’usine, distribuant l’alimentation aux centres de commande de moteurs, transportant le câblage de commande entre les PLC et les dispositifs de terrain, et acheminant les signaux d’instrumentation des capteurs vers les salles de contrôle. Le VNTC est le choix standard pour les environnements de fabrication propres, tandis que l’EPR-CPE est spécifié lorsqu’il existe une exposition à l’huile, au liquide de refroidissement ou aux produits chimiques — comme dans l’usinage des métaux, le moulage des plastiques et le traitement chimique.

Pétrole, gaz et pétrochimie

Les installations pétrochimiques exigent la construction de câble la plus robuste. Le câble de chemin de câbles EPR-CPE avec classification TC-ER est la norme, car il résiste à l’exposition aux hydrocarbures, supporte de grandes variations de température et répond aux exigences d’abus physiques des environnements industriels lourds. Le câble de chemin de câbles d’instrumentation blindé transporte les signaux analogiques provenant des transmetteurs de terrain, des débitmètres et des capteurs de pression qui assurent le fonctionnement des systèmes de contrôle des procédés. Dans les emplacements classés (dangereux), des exigences supplémentaires au titre des articles 500–505 du NEC® peuvent s’appliquer.

Traitement de l’eau et des eaux usées

Les stations de traitement utilisent largement les câbles de chemin de câbles pour les alimentations de moteurs de pompes, les commandes de soufflantes, les systèmes de dosage chimique et l’instrumentation SCADA. L’atmosphère humide et chimiquement agressive des installations de traitement rend la construction EPR-CPE ou XHHW préférable au VNTC standard. Le câble à paires blindé gère les signaux 4–20 mA provenant des capteurs de pH, des débitmètres et des transmetteurs de niveau.

Production d’énergie et services publics

Les centrales électriques — qu’elles soient au gaz naturel, nucléaires ou renouvelables — s’appuient sur des kilomètres de câbles de chemin de câbles pour les circuits de commande, la distribution d’alimentation auxiliaire et l’instrumentation. Les centrales nucléaires ont des exigences supplémentaires en matière de câbles au titre de IEEE 383 (essais de flamme) et des réglementations de la NRC. Les postes électriques des services publics utilisent des câbles de chemin de câbles pour le câblage de commande entre les relais de protection, les disjoncteurs et les systèmes SCADA.

Centres de données

Les centres de données modernes utilisent des chemins de câbles pour la distribution d’énergie vers les PDU et les RPP. Le câble de chemin de câbles (généralement en construction VNTC ou XHHW) transporte des circuits d’alimentation 208V et 480V, tandis que des chemins séparés gèrent le câblage réseau basse tension et la fibre. La classification TC-ER permet une connexion directe du chemin de câbles à l’équipement sans transitions de conduit.

Bâtiments commerciaux

Les grands bâtiments commerciaux — hôpitaux, universités, aéroports — utilisent des chemins de câbles dans les locaux techniques, au-dessus des plafonds et dans les couloirs de service. Le câble de chemin de câbles simplifie l’installation du câblage de commande HVAC, des circuits d’éclairage, des alimentations d’alarme incendie et du câblage du système d’automatisation du bâtiment (BAS).

Guide de sélection rapide

1. Déterminez la classe de tension — Les circuits d’alimentation et de commande (jusqu’à 600V) utilisent un câble Type TC. L’instrumentation basse tension (sous 150V) peut utiliser PLTC ou ITC. Choisissez le type de câble correspondant à la tension de votre circuit.
2. Évaluez l’environnement — Propre, sec, intérieur ? Le VNTC est la norme économique. Exposition à l’huile, aux produits chimiques ou à l’extérieur ? Spécifiez une construction EPR-CPE ou XHHW. Les emplacements mouillés nécessitent une classification 90°C en milieu humide (EPR-CPE ou XHHW).
3. Vérifiez si vous avez besoin de TC-ER — Si le câble doit quitter le chemin de câbles et être posé à l’air libre jusqu’au point de connexion de l’équipement, vous avez besoin d’un câble classé TC-ER. Pour les nouvelles installations, spécifiez toujours le TC-ER afin de conserver de la flexibilité.
4. Déterminez les besoins de blindage — Les signaux analogiques d’instrumentation (4–20 mA, thermocouples, RTD) nécessitent des paires blindées individuelles. Les circuits d’alimentation et de commande discrète n’ont généralement pas besoin de blindage, sauf s’ils passent à proximité de VFD ou d’autres sources à forte EMI.
5. Dimensionnez les conducteurs — Sélectionnez le calibre des conducteurs en fonction de l’ampacité du circuit (avec déclassement en chemin de câbles appliqué), de la chute de tension sur la longueur de parcours et des minimums du NEC®. Pour les circuits moteurs, dimensionnez selon les exigences du NEC® 430.
6. Comptez les conducteurs — Les câbles de chemin de câbles multiconducteurs réduisent le remplissage du chemin et simplifient l’installation. Un seul câble de commande à 12 conducteurs prend moins de place que six câbles individuels à 2 conducteurs transportant les mêmes circuits.
7. Spécifiez la terre — Pour la mise à la terre des équipements, choisissez un câble avec un conducteur de terre intégré (marqué « with ground » ou « W/G ») plutôt que de compter uniquement sur le chemin de câbles comme chemin de mise à la terre.

Câble de chemin de câbles vs. câble MC vs. conduit et fils

Trois méthodes de câblage dominent la distribution d’énergie commerciale et industrielle. Chacune présente des compromis de coût, de code et de praticité.

Dans de nombreuses installations industrielles, les trois méthodes de câblage coexistent — câble de chemin de câbles pour les parcours principaux, câble MC pour les circuits dérivés vers des équipements individuels et conduit dans les emplacements dangereux ou là où une protection contre les dommages physiques est requise.

Questions fréquemment posées

Quelle est la différence entre le câble de chemin de câbles TC et TC-ER ?

Le câble TC standard est approuvé uniquement pour une installation à l’intérieur des chemins de câbles, des canalisations et des parcours extérieurs supportés par fil porteur. Le câble TC-ER (Exposed Run) réussit des essais supplémentaires d’écrasement et d’impact qui permettent son installation en dehors des chemins de câbles — fixé directement aux surfaces des bâtiments ou posé à l’air libre entre le chemin et l’équipement. Pour les nouvelles installations, spécifiez toujours un câble classé TC-ER afin d’éviter de devoir passer dans un conduit à chaque connexion d’équipement.

Puis-je utiliser un câble de chemin de câbles dans un conduit ?

Oui. Le câble Type TC est autorisé dans les canalisations (conduits) conformément au NEC® 336.10. Cependant, il n’est généralement pas rentable de faire passer un câble de chemin de câbles multiconducteur dans un conduit — le câble est conçu pour être sa propre méthode de câblage dans un chemin de câbles. Si l’installation nécessite un conduit, des conducteurs THHN/THWN individuels sont généralement moins coûteux et plus faciles à tirer.

Quand dois-je choisir l’EPR-CPE plutôt que le VNTC ?

Spécifiez l’EPR-CPE lorsque le câble sera exposé aux huiles, produits chimiques, solvants ou fluides hydrauliques ; lorsque vous avez besoin d’une classification 90°C en milieu humide ; lorsque le câble doit rester flexible à basse température (en dessous de 0°C) ; ou lorsque l’environnement soumet le câble à de forts abus physiques. Le VNTC est le meilleur choix pour les environnements propres, de secs à humides, où le coût est une préoccupation principale.

Ai-je besoin d’un câble de chemin de câbles blindé pour les circuits VFD (variateur de fréquence) ?

Le câble de sortie VFD (du variateur au moteur) doit généralement être blindé ou utiliser un câble classé VFD afin de contenir le bruit haute fréquence généré par la sortie à modulation de largeur d’impulsion du variateur. Cependant, les câbles de commande et d’instrumentation passant près des VFD bénéficient aussi du blindage s’ils transportent des signaux analogiques sensibles. Pour les circuits de commande discrets (24V marche/arrêt), un câble de chemin de câbles standard non blindé est généralement suffisant si des distances de séparation appropriées sont maintenues conformément aux recommandations du fabricant du VFD.

Quel est le nombre maximal de conducteurs disponible en câble de chemin de câbles ?

Le câble de chemin de câbles standard est disponible avec jusqu’à 37 conducteurs d’alimentation/de commande ou jusqu’à 24+ paires blindées individuellement pour l’instrumentation. Des nombres de conducteurs plus élevés sont disponibles en commandes spéciales. Pour la plupart des applications, les configurations à 12 conducteurs et à 7 conducteurs sont les tailles les plus couramment stockées après les configurations d’alimentation standard à 2, 3 et 4 conducteurs.

Le câble de chemin de câbles peut-il être enfoui directement ?

Uniquement si le câble est spécifiquement listé et marqué pour l’enfouissement direct. Certaines constructions de câbles de chemin de câbles — en particulier celles avec une isolation XHHW ou EPR résistante à l’humidité et des gaines appropriées — portent une double classification TC / enfouissement direct. Vérifiez toujours les marquages de listing du câble avant de le spécifier pour une installation souterraine.

Quelle taille de chemin de câbles me faut-il ?

Le dimensionnement du chemin de câbles dépend du nombre et du diamètre des câbles, des règles de remplissage du NEC® 392.22 et de toute capacité future que vous souhaitez réserver. En règle générale, la plupart des ingénieurs spécifient des chemins à 40–60% de remplissage afin de permettre de futures additions de câbles. La largeur du chemin est sélectionnée de sorte que la surface de section totale de tous les câbles ne dépasse pas les limites de remplissage dans les tableaux du NEC®. Votre fabricant de chemins de câbles ou votre distributeur peut fournir des outils de calcul de remplissage.

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