Guide de choix du câble d'enroulement : traction, vitesse, taille du tambour et déclassement

Pour quel type d'enrouleur choisissez-vous le câble ?

Le type d'enrouleur vient en premier, car il détermine comment le câble se courbe, dans quelle mesure le diamètre d'enroulement varie et comment le câble évacue la chaleur. Il existe trois modes d'enroulement, et les systèmes verticaux se comportent encore différemment.

Un câble prévu pour un mode d'enroulement ne convient pas automatiquement à un autre : indiquez donc le type d'enrouleur dans toute demande. Notre page de solutions pour câbles d'enroulement associe chaque type d'enrouleur à une famille de câbles, et ce guide couvre les vérifications qui sous-tendent ce choix. Si le câble traîne au sol et ne s'enroule pas sur un tambour, le service est différent, comme notre comparaison des câbles d'enroulement et des câbles traînants l'explique pour les machines minières.

Quelle traction un câble d'enroulement peut-il supporter ?

La limite habituelle est de 15 N/mm² de cuivre. La norme IEC 60204-1 stipule à l'article 12.6.2 que la contrainte de traction sur les conducteurs en cuivre ne doit pas dépasser 15 N/mm² de la section de cuivre. Au-delà, elle demande des câbles présentant des caractéristiques de construction particulières et une contrainte convenue avec le fabricant du câble. PEMA indique les mêmes 15 N/mm² sur la section de l'âme principale, en citant DIN VDE 0298-3 section 7.1, et ajoute que, sous des charges variables comme l'enroulement, la traction admissible et la durée de vie en fatigue devraient être convenues entre l'ingénieur de conception et le fabricant du câble. Les 50 N/mm² du même document s'appliquent aux câbles souples sous contrainte statique pendant l'installation et ne constituent pas une traction de service.

La norme IEC 60204-1 couvre l'équipement des machines jusqu'à 1 000 V AC, et elle renvoie à IEC 60204-32 pour les appareils de levage et à IEC 60204-11 pour les tensions plus élevées. Si votre projet cite l'une de ces parties, vérifiez l'article dans cette partie.

Effort de traction admissible en newtons ≈ 15 × section des conducteurs de phase en mm²

Ne compter que les conducteurs de phase est la lecture prudente, et elle suit la formulation de PEMA. Le tableau l'applique à trois constructions issues de nos propres commandes, avec le diamètre extérieur mesuré sur le câble fini : deux tailles provenant d'une commande pour gerbeur-repreneur et une provenant d'une commande pour excavateur à roue-pelle.

Les constructions renforcées peuvent admettre une valeur supérieure, et celle-ci provient alors de la fiche technique de ce câble précis.

Plusieurs forces se partagent cette marge. La norme IEC 60204-1 cite l'accélération, la vitesse, le poids suspendu, le mode de guidage et la conception du système de tambour. Prenons le câble 3×70 à environ 3.74 kg/m. Une descente verticale de 20 m ajoute 3.74 × 9.81 × 20, soit environ 734 N. Accélérer 200 m de câble enroulé, soit 748 kg, à 0.5 m/s² demande jusqu'à environ 374 N, sans compter l'inertie du tambour lui-même.

Pourquoi la traction culmine quand l'enrouleur est presque vide

Sur un enrouleur monospire, le rayon change à mesure que le câble s'enroule. À couple constant de l'enrouleur, la traction est égale au couple divisé par le rayon : l'effort de traction est donc maximal au noyau, lorsque presque tout le câble est dévidé. Le diamètre à plein découle du diamètre du noyau, du diamètre de câble d et de la longueur enroulée L :

Diamètre de l'enrouleur plein = √(diamètre du noyau² + 4 × d × L ÷ π)

Les trois noyaux dépassent le minimum pour ce câble, et pourtant le plus petit transforme un réglage de 500 N en environ 2 160 N au noyau, soit l'essentiel des 3 150 N admissibles avant d'ajouter le poids suspendu ou l'accélération. Un noyau plus grand coûte peu en encombrement total : passer de 0.8 m à 1.6 m n'ajoute qu'environ 0.27 m à l'enrouleur plein. La longueur, la vitesse et le couple sont ici donnés à titre illustratif. Un entraînement qui ajuste le couple selon le diamètre atténuera cet effet : demandez donc au fabricant de l'enrouleur comment celui-ci est commandé et quel est l'effort de traction réel au noyau.

Quelle taille doivent avoir le tambour et les poulies ?

Multipliez le diamètre extérieur du câble par le coefficient correspondant à cette partie du parcours pour obtenir le rayon minimal, puis doublez-le pour obtenir le diamètre du noyau ou de la poulie. Notre guide du rayon de courbure des câbles explique cette convention. Pour l'enroulement, le coefficient dépend de la partie du parcours, du diamètre du câble et de la tension, et les deux tableaux publiés ci-dessous ne concordent pas dans toutes les cases.

Les deux tableaux s'en remettent au fabricant du câble. IEC n'autorise d'autres valeurs que si elles sont convenues avec le fabricant du câble, en tenant compte de la traction et de la durée de vie en fatigue, et PEMA indique que le rayon minimal du fournisseur devrait être respecté. Les câbles à fibres optiques nécessitent des rayons plus grands. Les fiches techniques des câbles à désignation allemande renvoient généralement à DIN VDE 0298-3, et nos données NSHTÖU-J indiquent 5 × ou 6 × le diamètre sur les tambours et 7.5 × sur les poulies de guidage.

Comparez les deux dernières lignes. Le câble 12/20 kV est légèrement plus mince que le câble 3×185, et pourtant, selon les chiffres de PEMA, il lui faut un noyau environ 1.9 fois plus grand, et avec environ un cinquième du cuivre de phase, il offre environ un cinquième de l'effort de traction. Un câble moyenne tension ne peut donc pas simplement remplacer un câble basse tension de même diamètre sur un enrouleur existant.

Utilisez le plus grand diamètre de la fiche technique, ou mesurez le câble. Une mesure au pied à coulisse sur un câble ancien peut induire en erreur, comme notre guide de remplacement des câbles d'enroulement vieillis le montre. Le respect du minimum ne fixe pas non plus la durée de vie : la norme IEC 60204-1 avertit que celle-ci diminue là où se cumulent une forte contrainte de traction, de petits rayons, une flexion dans un autre plan et des cycles de service fréquents.

À quelle vitesse un câble d'enroulement peut-il fonctionner ?

La limite dépend du câble précis et de l'enrouleur, et PEMA la laisse au fabricant du câble. Elle indique que les applications au-delà de 240 m/min peuvent nécessiter des caractéristiques de conception particulières, et que les câbles d'enroulement plats ne devraient pas dépasser une vitesse de portique de 120 m/min. Ses schémas d'implantation limitent les dispositions à courbure inversée à une faible vitesse, 60 m/min au plus, avec au moins 3 m entre les courbures.

La vitesse de translation n'est pas la vitesse de l'enrouleur. La vitesse de l'enrouleur en tr/min est la vitesse de translation divisée par π × le diamètre d'enroulement : dans le tableau ci-dessus, 120 m/min correspondent donc à environ 11 tr/min sur l'enrouleur plein et à 47.7 tr/min sur un noyau de 0.8 m. L'entraînement doit couvrir toute cette plage, et le faire à l'accélération utilisée par la machine. Indiquez l'accélération aussi bien que la vitesse maximale, car la même marge de traction doit la couvrir.

Sur un parcours à alimentation centrale, l'enrouleur s'arrête et s'inverse lorsque la machine passe le point d'alimentation. Le catalogue Panzerflex recommande un dispositif de réduction de la vitesse de translation comme principale mesure pour limiter les contraintes dynamiques : il ralentit la machine avant le point central et accélère à nouveau une fois l'enrouleur inversé. Il recommande aussi une protection contre la surtraction et contre la traction insuffisante : une brève surtraction peut déformer de façon permanente les conducteurs, et une traction trop faible laisse le câble se dévider librement, un problème particulier sur les enrouleurs montés en hauteur.

Quelle part d'intensité admissible un câble enroulé perd-il ?

Un câble enroulé ne peut pas évacuer la chaleur comme à l'air libre : son intensité admissible baisse donc selon sa disposition sur le tambour. La norme IEC 60204-1, à l'article 12.6.3, exige que les conducteurs soient dimensionnés de sorte que, entièrement enroulé et parcouru par la charge normale de service, le câble reste dans les limites de sa température maximale de conducteur. Son tableau 7 donne les coefficients à appliquer à l'intensité admissible à l'air libre.

Selon les termes de la norme, un tambour radial contient des couches en spirale entre des joues rapprochées, ce qui correspond à un enrouleur monospire : des joues pleines le rendent non ventilé, et des joues munies d'ouvertures appropriées le rendent ventilé. Un tambour cylindrique ventilé a des joues très espacées, avec des ouvertures dans le tambour et les joues d'extrémité. Prenez l'intensité admissible à l'air libre réelle dans la fiche technique ou la norme nationale.

IEC recommande de discuter de ces coefficients avec les fabricants du câble et du tambour, car cela peut conduire à d'autres valeurs. Le catalogue Panzerflex, par exemple, indique 0.80, 0.61, 0.49 et 0.42 pour une à quatre couches : utilisez donc les coefficients propres au câble réel. PEMA ajoute que le type d'enrouleur peut entraîner son propre déclassement, qui peut inclure ou non la température ambiante, et que les câbles plats exigent une attention particulière au refroidissement. Envoyez la charge avec l'état d'enroulement, car une machine qui n'absorbe sa pleine puissance que lorsque la majeure partie du câble est dévidée constitue un cas thermique différent de celle qui fonctionne à pleine puissance sur un enrouleur plein.

Quelle construction de câble convient au service ?

Une fois les données de l'enrouleur fixées, la construction découle de la charge, de la vitesse et de l'environnement. La norme IEC 60204-1 exige des conducteurs de classe 5 ou de classe 6 pour les câbles souples. PEMA décrit les câbles d'enroulement basse tension comme reposant principalement sur le polyuréthane ou le caoutchouc synthétique, et les câbles moyenne tension plus souvent sur le caoutchouc synthétique. Le caoutchouc synthétique a l'avantage à haute vitesse, tandis que les câbles en polyuréthane sont généralement plus minces et plus légers, ce qui permet un enrouleur plus léger.

À l'intérieur du câble, répartir le conducteur de terre dans les interstices entre les âmes de puissance, comme dans 3×50+3×25/3, donne un diamètre plus petit et plus de souplesse. PEMA demande un conducteur de terre d'au moins la moitié de la section d'un conducteur de puissance, ou ce qu'exigent les règles locales. Elle recommande au plus 24 fibres lorsque des fibres optiques sont intégrées au câble de puissance, et elle avertit que les fils de cuivre fins d'une tresse ou d'un écran peuvent s'écrouir et frotter les uns contre les autres : vérifiez donc le rayon et la vitesse pour tout câble à écran. Le tableau indique les vitesses données pour nos principales familles de câbles d'enroulement.

Les vitesses indiquées sont des limites supérieures et ne remplacent pas une vérification du parcours complet. Les mêmes vérifications s'appliquent dans les mines : l'enrouleur d'une chargeuse souterraine utilise un câble basse tension tel que le câble de chargeuse NSHTOEU LHD, où le contact avec le sol ajoute son propre risque d'abrasion.

Qu'est-ce qui empêche un câble d'enroulement de se tordre ?

La torsion vient du parcours et de l'installation. Le catalogue Panzerflex le dit clairement : un câble correctement installé ne se tord pas, sauf si des guides ou des courbures non naturelles introduisent de la torsion. La norme IEC 60204-1, à l'article 13.4.3, fixe trois limites de parcours, et PEMA ajoute des règles d'ancrage et de pose du câble.

• Angle latéral. Maintenez-le dans la limite de 5° là où le câble s'enroule sur le tambour et s'en déroule, et là où il arrive à un guide et le quitte.
• Spires sur le tambour. Assurez-vous qu'au moins deux spires restent toujours sur le tambour.
• Tronçons droits. Laissez au moins 20 × le diamètre du câble entre deux courbures, afin que le câble puisse se rétablir avant de se courber de nouveau. Évitez les courbures inversées dans la mesure du possible : nos données sur les câbles de grue moyenne tension indiquent 20 × le diamètre pour les changements de direction en S.
• Décharge de traction. PEMA indique qu'un câble d'enrouleur mobile ne devrait jamais fonctionner sans une décharge de traction suffisante, assurée par un tambour de décharge ou une chaussette de tirage. Un tambour de décharge nécessite au moins deux spires complètes, et la distance jusqu'à l'entonnoir d'entrée est donnée par le fabricant du câble. Le catalogue Panzerflex suggère de répartir une chaussette sur 20 à 25 × le diamètre du câble.
• Pose du câble. Amenez-le directement du touret de livraison à l'enrouleur en une seule passe continue sous traction constante, les deux tambours tournant dans le même sens et le même plan, afin qu'aucune courbure inversée n'entre dans le câble.
• Première vérification. Tracez des lignes le long du câble et faites fonctionner la machine. Si elles commencent à former une spirale, arrêtez et cherchez la cause externe. Une légère spirale dans le marquage imprimé sur de grandes longueurs est normale, selon le même catalogue, et n'est pas une torsion.

Que devez-vous envoyer pour la vérification d'un câble d'enroulement ?

Une vérification utile nécessite à la fois l'enrouleur, le parcours et la charge. Voici les informations à fournir pour un nouvel enrouleur ou un remplacement :

• L'enrouleur : type, entraînement, diamètre du noyau et des joues, largeur du tambour, réglage du couple ou de l'effort de traction, et nombre de couches.
• Le parcours : longueur de translation, point d'alimentation, diamètres des guides et des poulies, courbures inversées, angles latéraux et toute longueur suspendue.
• Le mouvement : vitesse maximale, accélération, cycles par jour, et enrouleur horizontal ou vertical.
• La charge : tension, courant, facteur de marche, état d'enroulement à pleine charge, disposition des conducteurs et de la terre, et toute âme de commande ou fibre.
• Le site : température minimale et maximale, ensoleillement, sel, huile, eau et contact avec le sol.

Avec ces chiffres, le câble peut être vérifié par rapport à votre enrouleur et non à une valeur de catalogue. En date d'août 2026, la commande minimale est de 50 m pour les constructions standard comme sur mesure, et le délai va de 7 à 45 jours ouvrables selon le type de produit, l'état des stocks et la personnalisation. Veuillez nous envoyer les spécifications de votre câble pour examen.

Questions

Quelle est la traction maximale sur un câble d'enroulement ?

La limite habituelle est de 15 N/mm² de section de cuivre, selon IEC 60204-1 et DIN VDE 0298-3. Un câble 3×70 mm² dispose donc d'environ 3 150 N. Au-delà de cette limite, utilisez un câble présentant des caractéristiques de construction particulières et convenez de la valeur avec le fabricant.

Comment calculer le diamètre minimal du tambour ?

Multipliez le plus grand diamètre du câble par le coefficient de l'enrouleur, puis doublez le résultat. Le coefficient est de 5 à 8 jusqu'à 1 kV, selon le diamètre et le tableau utilisé, et de 12 au-delà de 1 kV. Un câble basse tension de 44.45 mm à 6 × le diamètre nécessite un noyau d'au moins 534 mm.

Quelle est la différence entre un enrouleur monospire et un enrouleur à trancanage ?

Un enrouleur monospire empile une spire sur l'autre entre des joues rapprochées : il reste étroit, mais son diamètre varie beaucoup. Un enrouleur à trancanage utilise un guide mobile pour poser les spires côte à côte sur un tambour large : il convient donc aux déplacements plus longs et son diamètre est plus stable.

Pourquoi l'intensité admissible est-elle plus faible sur un enrouleur ?

L'intensité admissible est plus faible sur un enrouleur parce qu'un câble enroulé ne peut pas évacuer la chaleur comme à l'air libre. La norme IEC 60204-1 applique 0.85 ou 0.75 à un tambour radial et 0.85, 0.65, 0.45 ou 0.35 à une à quatre couches sur un tambour cylindrique ventilé. Les fabricants de câbles et de tambours peuvent utiliser d'autres coefficients.

Peut-on utiliser un câble traînant ou un câble de feston sur un enrouleur ?

Pas par défaut. Un enrouleur ajoute des flexions répétées sous traction, une pression latérale et de la torsion : la fiche technique doit donc couvrir ce type d'enrouleur, cette traction et cette vitesse. Un câble qui supporte le courant et convient au tambour peut quand même céder prématurément sans le renfort approprié.

Combien de spires doivent rester sur le tambour ?

Au moins deux. La norme IEC 60204-1 exige qu'au moins deux spires de câble souple restent en permanence sur un tambour. PEMA demande au moins deux spires complètes à la fois sur l'enrouleur et sur tout tambour de décharge.