EuroWire May 2015

Article technique

à l’air libre et dans différents systèmes de confinement de câbles, comme par exemple les chemins, les gaines, les conduits, etc.. Une comparaison entre les échantillons UTP 24AWG CCA et U/FTP 26AWG Cat6A montre que les câbles avec des conducteurs plus petits peuvent diffuser moins de chaleur que ceux ayant des conducteurs plus grands lorsqu’ils sont alimentés avec des valeurs de courant CC identiques. Il est également connu que la feuille conductrice des câbles blindés fait fonction de dissipateur de chaleur, en contribuant ainsi à réduire la quantité de chaleur irradiée par le câble [10] . Par conséquent, dans l’installation des systèmes PoE, il est essentiel de considérer la structure du câble et non seulement le diamètre du conducteur. La demande croissante d’une quantité supérieure d’énergie électrique des dispositifs d’alimentation PSE aux dispositifs alimentés PD est évidente, et on attend de la part de l’IEEE [11] la normalisation de l’alimentation de toutes les quatre paires et d’une série de produit non standardisés actuellement disponibles sur le marché fournissant des niveaux de puissance supérieurs à ceux indiqués par la norme IEEE 802.3at. Des niveaux de puissance majeurs entraîneront l’augmentation des risques de performance, mais permettront également d’utiliser les systèmes PoE dans une gamme d’applications plus ample. Conclusions On a réalisé un modèle en deux dimensions en utilisant le logiciel COMSOL Multiphysics pour reproduire les résultats mesurés. On a adopté une méthode d’essai proposée par le Sous-comité 46C de l’IEC pour tester les câbles pour les systèmes d’alimentation par Ethernet PoE ( Power over Ethernet ), qui illustrait comment effectuer la mesure des câbles de transmission de données pour l’échauffement au moyen de courant CC. Une corrélation excellente entre les résultats simulés et ceux mesurés a été démontrée dans le cas d’un câble individuel. Cette corrélation encourage l’emploi du logiciel pour la prévision du comportement thermique des câbles installés dans les réseaux densément peuplés. On s’attend également à ce qu’une indication importante soit fournie en ce qui concerne l’augmentation de température en fonction de différentes dimensions de faisceau, de températures environnementales, des systèmes de confinement, etc..

En outre, il a été démontré que le rendement thermique d’un câble CCA alimenté en courant CC, avec les mêmes valeurs de courant CC, rayonne plus de chaleur par rapport aux câbles utilisant des conducteurs de cuivre plein. Les installations basées sur la technologie PoE diffèrent considérablement en termes de configuration et environnement. Étant donné la demande croissante de majeure puissance, ce qui probablement exigera une alimentation sur toutes les quatre paires, il est nécessaire d’étudier plus en détail les performances des câbles et les composants arrangés en faisceaux, le comportement thermique dans des environnements ayant différentes températures ambiantes, des longueurs de câble dans des systèmes PoE et le désaccouplement des conducteurs sous charge. n [2] M Gilmore, ‘The impact of copper clad aluminium (and steel) conductors within balanced pair cables (intended for use within implementations of generic cabling),’FIA-IAN-002, 2011 [3] IEC Subcommittee 46C, ’Proposal for measuring of heating of data cables by current,’ 46C/906/NP, 2009 [4] COMSOL Multiphysics: www.comsol.com [5] G J Anders, Rating of Electric Power Cables in Unfavorable Thermal Environment, Wiley-Blackwell, pp 2-4 (2004) [6] National Instruments LabVIEW: www.ni.com/ labview [7] Minitab: www.minitab.com [8] J Wilson and C Hernández-Hall, Physics Laboratory Experiments, Brooks/Cole, p 361 (2009) [9] F S Akinnuoye, H Sasse, V Kang, A Duffy, ‘Heating Effects on channel performance for Power over Ethernet (PoE) applications,’ Proceedings of the International Wire & Cable Symposium (IWCS), November, 2013 [10] H Congdon, B Davis, ‘Mythbusting takes on shielded cabling,’Bicsi Presentation, 2009 [11] Four-pair PoE study group: www.ieee802. org/3/4PPOE Cet article a été présenté au 63 ème Symposium Technique IWCS qui s’est tenu à Providence, Rhode Island, États-Unis, novembre 2014 Références bibliographiques [1] IEEE Standard 802.3at, 2009

Il est notoire que l’augmentation de température due à l’échauffement par effet Joule est proportionnelle aux pertes I 2 R [8] ; par conséquent, le courant étant fixe pour chaque point de mesure, la résistance de la paire du câble en question entraînera une différence dans l’augmentation de température entre un câble et l’autre. Il s’ensuit que, comme prévu, le câble ayant une résistance CC majeure présentera l’augmentation de température majeure et vice versa. Discussion Il est connu que l’échauffement des câbles augmente l’atténuation [9] , ce qui a pour effet de limiter la longueur du câble. En ce qui concerne la technologie PoE, il est probable que la température maximale sera localisée à proximité des conducteurs excités qui pourraient être utilisés pour la transmission des données. Par conséquent, il faudrait prendre en considération les conséquences de l’alimentation en CC sur l’atténuation de la même paire. Les résultats illustrés dans le présent article montrent une augmentation de température d’une paire excitée avec CC en utilisant un câble placé dans un environnement contrôlé à 20°C. En réalité, la température ambiante variera en fonction du lieu d’installation, et il faudrait donc faire attention lors de l’installation de systèmes PoE dans des environnements non contrôlés et/ou plus chauds. Il faudrait également accorder une attention particulière à la corrélation entre les données simulées et celles de l’environnement d’installation. D’un côté, la simulation peut être basée sur le scénario le plus pessimiste ; toutefois, en réalité, le cycle de fonctionnement peut exiger que l’alimentation ne soit fournie que pendant une fraction de temps. Dans la mesure du possible, il faudrait adopter des pratiques d’installation appropriées telles que réduire les dimensions du faisceau, considérer l’augmentation de température pour des longueurs de câble maximales et éliminer les matériaux thermoisolants dans les circuits et dans les espaces libres. Il importe de relever que bien que l’on ait observé une excellente corrélation entre les résultats simulés et ceux mesurés dans le cas d’une configuration avec un seul câble, cette étude n’avait pas le but de reproduire le comportement des câbles en faisceaux. Toutefois, on prévoit qu’une corrélation satisfaisante entre la théorie et la pratique pourra être valable également pour les configurations des câbles en faisceaux,

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