Nos conseils techniques

Risque de point chaud pour les fils souples conducteurs ou chauffants

Qu'est-ce qu'un point chaud ?

Un point chaud est une section spécifique deune structure de chauffage où se produit une surchauffe.

Quels sont les risques ?

Outre une rupture de la structure textile, le risque principal est l'incendie. Celle-ci est très souvent initiée par le feu des matériaux en contact avec la section du fil à très haute température.

Comment un point chaud est-il créé ?
Revenons aux bases de l'électricité. Considérons le fil résistif ci-dessous.

Le fil suivant est considéré : 10Ω/m

I = U/RI=12/10 = 1,2A

P=UI =12*1,2=14,4W

La chaleur dissipée par longueur de fil est de 0,144 Watts/cm. On peut alors calculer le taux de charge : (Watt/cm²) :

0,144 / (0,138x π)= 0,33 Watt /cm²

Remarque : afin de faciliter votre compréhension, nous avons simplifié cette étude de cas : le taux de charge dépend en fait de la surface d'échange avec l'environnement : dans le cas d'un fil multifilament, il convient de calculer la surface d'échange équivalente. Sa valeur doit être comprise entre la surface externe totale et la surface externe du fil monofilament équivalent.

La partie endommagée du fil correspondrait à un chemin conducteur beaucoup plus fin, par exemple 1/10ème de sa surface, mais de très courte longueur (ex : 1mm).

Revenons au rapport de charge*(chaleur dissipée surfacique) :

Dans la section 1 : P1 = 9,99*(1,19)² = 14,15 Watt soit (14,15/99,9)/0,44 = 0,32 Watt/cm².

Dans la section 2 : P2 = 0,10*(1,19 )² = 0,14 Watt, soit (0,14/0,1)/0,44 = 3,19 Watt/cm².

Avec des alliages résistants aux hautes températures (inox, Kanthal etc…) le rapport de charge ne doit pas dépasser 2 à 2,5. Pour le cuivre ou pire encore l'aluminium, les points de fusion sont encore plus bas ! Par conséquent, même à basse tension, un point chaud à très haute température peut être créé. Il détruira rapidement la résistance restante du métal, affaiblissant encore plus ce point spécifique, entraînant une température toujours plus élevée ou la rupture complète de l'élément conducteur.

Solutions possibles avec nos fils Thermotech

Le fil Thermotech (par exemple la version 14Ohm avec 50 micro-filaments d'acier inoxydable) a une très bonne résistance à la fatigue. Sa flexibilité exceptionnelle optimise le positionnement et donc la fourniture d'énergie là où elle est nécessaire.

Exemple d'application pour le chauffage industriel

En appliquant une tension de 24V, l'intensité électrique est de 1,7A. Un chauffage constant autour de 250°C peut être obtenu de manière fiable

Dans ce cas la puissance dissipée est de : 24x1.7 = 40,8W, ce qui signifie :

40,8/100/0,06xπ = 2,16 W/cm². Section équivalente de 0,06 mm²

Le fil, grâce à la qualité de son alliage, résiste à ces températures et conserve une résistance à la fatigue exceptionnelle au sein de la pièce composite

Dans le cas d'un captage ou d'un transfert de chaleur (conductivité à court terme), nous recommandons d'associer les fibres Spuntech à notre fil Thermotech
Pour le transfert d'électricité, nous recommandons les fils Conductib

Exemples d'erreurs pouvant entraîner de graves risques de points chauds et d'incendie pour un siège automobile

Dans des cas particuliers, la résistance mécanique des fils conducteurs doit être augmentée.

Pour ce faire, l'association d'un fil de cuivre avec un ou plusieurs fils d'acier inoxydable ultra-fins (35 à 100 micromètres par exemple) est envisagée.

Quelles seraient les conséquences pour une application réelle dans le cadre du chauffage des sièges automobiles ?

La résistance mécanique du fil sera évidemment grandement améliorée.
Initialement, le produit fonctionnera correctement. Mais à l'avenir, les nombreux efforts de flexion appliqués à la structure lorsque l'utilisateur est assis ou debout conduiront à un point de fragilisation du fil de cuivre.
Les conséquences de la fatigue seront aggravées par la rigidité et la robustesse plus élevées du fil d'acier inoxydable qui endommagera à nouveau le fil de cuivre.
De ce fait, toute l'énergie électrique passera par un fil d'acier inoxydable très fin mais résistant, créant une élévation de température brutale qui affaiblira encore plus la résistance restante de la partie en cuivre. Le fil fin en inox deviendra incandescent et mettra le feu aux parties synthétiques à proximité, le feu sera inévitable !

Attention aux concepts trop simplistes !

Par exemple, un fil de cuivre multifilament peut ne pas être suffisamment résistant aux problèmes de fatigue.

Une association avec un mon-filament inox semble être une bonne idée, mais ce serait en réalité une solution très dangereuse !

Pourquoi?

Si quelques filaments de cuivre sont coupés à cause de l'oxydation, de la fatigue ou du contact avec le mono filament en acier inoxydable, le fil le plus résistant créera un échauffement ponctuel au même point de faiblesse du fil.

Si la coupe est sur une très courte distance (micro fissure), le filament peut devenir incandescent et faire fondre les autres fils de cuivre (avec seulement 12V appliqués). Le feu est inévitable !