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Chute de tension

Une ligne longue perd de la tension. Au-delà d’un certain pourcentage, l’appareil au bout ne fonctionne plus correctement — et la limite dépend de ce qu’on alimente.

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Règle réglementaire, datée. Le calcul physique est exact. Les limites de 3 % pour l’éclairage et 5 % pour les autres usages sont les valeurs couramment retenues en installation domestique française ; vérifiez ce qu’impose votre situation, notamment en tertiaire ou en industriel.

La formule de la chute de tension dans un câble

Monophasé : ΔU = 2 × ρ × L × I ÷ S · Triphasé équilibré : ΔU = √3 × ρ × L × I ÷ S

ΔU
la chute de tension, en volts
ρ
la résistivité du métal en service normal : 0,023 pour le cuivre, 0,037 pour l’aluminium, en Ω·mm²/m
L
la longueur du câble en aller simple, en mètres
I
l’intensité qui traverse la ligne, en ampères
S
la section d’un conducteur, en mm²

Ce que le calcul suppose

  • Le facteur 2 en monophasé traduit le trajet aller-retour du courant. La longueur saisie est donc l’aller simple.
  • Le triphasé est supposé équilibré. Un déséquilibre important rend le calcul optimiste.
  • La résistivité est celle du conducteur en service normal, soit 1,25 fois sa valeur à 20 °C, comme le retient le guide UTE C 15-105 pour le calcul des chutes de tension.
  • Le facteur de puissance est supposé unitaire : la part inductive est négligée, ce qui convient à l’éclairage et au chauffage, moins aux moteurs.

Comment se calcule la chute de tension dans un câble

Un câble n’est pas un fil parfait. Il résiste, et cette résistance consomme une part de la tension au passage du courant. Plus la ligne est longue, plus l’intensité est forte, plus la section est faible — plus la perte est grande.

Pourquoi le facteur 2 en monophasé

C’est l’erreur de calcul la plus fréquente. En monophasé, le courant part par la phase et revient par le neutre : il parcourt donc deux fois la longueur du câble. Une ligne de 30 mètres représente 60 mètres de conducteur. Oublier ce facteur divise la chute calculée par deux, et fait valider une section qui ne convient pas.

En triphasé équilibré, le calcul est différent : le retour se répartit entre les phases, et le coefficient devient la racine de trois, soit environ 1,73. À puissance égale, le triphasé chute donc nettement moins — c’est l’une des raisons pour lesquelles on l’emploie sur les longues distances.

Ce que la chute provoque réellement

Une lampe alimentée sous tension insuffisante éclaire moins. Un moteur démarre mal, chauffe et vieillit prématurément. Un appareil électronique peut se comporter de façon erratique. C’est la raison des deux limites usuelles : 3 % pour l’éclairage, plus sensible, et 5 % pour les autres usages.

Ce que ce calcul ne dit pas

La chute de tension est un critère parmi plusieurs. Le courant admissible d’un câble dépend aussi de son mode de pose, de la température ambiante et du nombre de circuits groupés — un câble enterré, un câble en goulotte et un câble en apparent n’ont pas la même capacité. Une section qui passe le critère de chute peut échouer sur celui de l’échauffement, et l’inverse est vrai. Le dimensionnement complet d’une installation relève d’un professionnel.

Calculer la chute de tension dans un câble dans Excel

Les formules ci-dessous sont écrites pour un Excel en français, dont le séparateur d’arguments est le point-virgule et le séparateur décimal la virgule. Elles fonctionnent aussi dans LibreOffice Calc.

Calculer la chute de tension en monophasé

A1 longueur en m, B1 intensité en A, C1 section en mm².

=2*0,023*A1*B1/C1

Le piège : Le 2 est le trajet aller-retour, pas une marge de sécurité. Le supprimer donne un résultat deux fois trop optimiste.

Calculer en triphasé équilibré

Mêmes cellules.

=RACINE(3)*0,023*A1*B1/C1

Le piège : RACINE(3) vaut environ 1,732. Utiliser 3 au lieu de sa racine est une confusion fréquente et donne une chute presque doublée.

Trouver la section minimale pour rester sous 5 %

D1 la tension nominale, les autres cellules comme ci-dessus.

=2*0,023*A1*B1/(0,05*D1)

Le piège : Le résultat est une section théorique, presque jamais normalisée. Il faut ensuite retenir la valeur commerciale immédiatement supérieure : 1,5 ; 2,5 ; 4 ; 6 ; 10 ; 16 mm².

Questions sur la chute de tension dans un câble

Quelle chute de tension est acceptable ?

Les valeurs couramment retenues en installation domestique sont de 3 % pour les circuits d’éclairage et 5 % pour les autres usages. Ce sont des limites de bon fonctionnement : au-delà, les appareils alimentés se comportent mal, sans qu’il y ait pour autant danger immédiat.

Pourquoi multiplier par 2 en monophasé ?

Parce que le courant fait l’aller par la phase et le retour par le neutre. Une ligne de 30 mètres correspond donc à 60 mètres de conducteur parcourus. Omettre ce facteur est l’erreur la plus fréquente et conduit à sous-dimensionner la section.

Le triphasé chute-t-il moins que le monophasé ?

Oui, nettement, à puissance transportée égale. Le coefficient passe de 2 à la racine de trois, soit environ 1,73, et la tension de référence est plus élevée. C’est l’une des raisons du recours au triphasé sur les longues distances et les fortes puissances.

Faut-il compter la longueur aller ou aller-retour ?

La longueur aller simple, celle du câble entre le tableau et le point d’utilisation. Le trajet de retour est déjà pris en compte par le coefficient de la formule. Compter l’aller-retour puis multiplier par 2 double la chute calculée.

L’aluminium chute-t-il plus que le cuivre ?

Oui, d’environ 60 % à section égale, sa résistivité étant plus élevée. Un câble aluminium doit donc être d’une section supérieure pour la même chute. Il reste employé sur les grosses sections, où son coût et son poids compensent largement ce désavantage.

Ce calcul suffit-il à choisir une section ?

Non. Il traite un seul critère. Le courant admissible selon le mode de pose, la température, le groupement de circuits et la protection contre les courts-circuits en imposent d’autres, souvent plus contraignants sur les circuits courts. Une installation se dimensionne dans son ensemble, par un professionnel.

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