Calcul de chute de tension
Qu'est-ce que la chute de tension d'un câble électrique ?
Tout conducteur présente une résistance : lorsqu'un courant le traverse, une partie de la tension disponible au départ du circuit est « perdue » dans le câble avant d'atteindre le récepteur. C'est la chute de tension, exprimée en volts ou en pourcentage de la tension nominale. Une chute excessive provoque des dysfonctionnements concrets : éclairage qui faiblit, moteurs qui chauffent et perdent du couple, électronique qui redémarre, pertes d'énergie par effet Joule facturées en pure perte. C'est pourquoi la norme NF C 15-100 (et son équivalent international IEC 60364-5-52) impose des limites entre l'origine de l'installation et tout point d'utilisation.
Les limites réglementaires de la NF C 15-100
Les valeurs maximales dépendent de l'origine de l'alimentation et de l'usage du circuit. En milieu industriel, l'installation est le plus souvent alimentée par un poste de livraison HTA/BT privé : les limites sont alors de 6 % pour l'éclairage et 8 % pour les autres usages, car la chute dans le transformateur et la liaison amont est maîtrisée par l'exploitant.
| Origine de l'installation | Éclairage | Autres usages |
|---|---|---|
| Réseau public basse tension (branchement direct) | 3 % | 5 % |
| Poste de livraison HTA/BT privé (industrie, tertiaire) | 6 % | 8 % |
Limites NF C 15-100 (Tableau 6.4) / IEC 60364-5-52 Annexe G. Au-delà de 100 m, majoration possible de 0,005 %/m, plafonnée à +0,5 %.
La formule de calcul (guide UTE C 15-105)
Le calculateur applique la méthode de la formule simplifiée du guide pratique UTE C 15-105, référence des bureaux d'études pour le dimensionnement des installations BT :
- b : facteur de circuit — 2 en monophasé et en courant continu (aller-retour), 1 en triphasé ;
- ρ₁ : résistivité du conducteur à température de régime, soit 1,25 × ρ₀ : 0,0225 Ω·mm²/m pour le cuivre, 0,036 Ω·mm²/m pour l'aluminium ;
- L : longueur simple de la canalisation (m) ;
- S : section des conducteurs (mm²) ;
- λ : réactance linéique, prise égale à 0,08 mΩ/m en l'absence d'autres données (négligeable en dessous de 25 mm², sensible sur les fortes sections) ;
- cos φ : facteur de puissance de la charge (≈ 1 en éclairage LED ou résistif, 0,85 pour un moteur en service, 0,35 pendant un démarrage) ;
- IB : courant d'emploi du circuit (A) ;
- U₀ : tension de référence — tension simple (230 V) en monophasé comme en triphasé, tension nominale en courant continu.
Chute de tension en milieu industriel : les pièges classiques
Les grandes longueurs. Dans un atelier ou un entrepôt, les départs de 80 à 200 m sont courants : la chute de tension devient alors le critère dimensionnant du câble, avant même le courant admissible. Le calculateur affiche la longueur maximale admissible pour la section choisie et la section minimale conforme pour la longueur réelle.
Le cumul des chutes. La limite réglementaire s'applique depuis l'origine de l'installation jusqu'au récepteur, en traversant tous les tableaux intermédiaires. Un départ TGBT → tableau divisionnaire qui consomme déjà 1,5 % ne laisse que 6,5 % au circuit terminal (sur une limite de 8 %). Renseignez la chute amont dans les paramètres avancés pour vérifier le cumul.
Le démarrage des moteurs. Un moteur asynchrone en démarrage direct appelle 5 à 8 fois son courant nominal sous un cos φ d'environ 0,35. La chute de tension instantanée peut être très supérieure à celle du régime établi : si elle dépasse 10 à 15 %, le couple de décollage (proportionnel au carré de la tension) peut devenir insuffisant. Activez l'option « circuit moteur » pour contrôler ce point.
L'aluminium. Fréquent sur les liaisons de forte section pour son coût et son poids, l'aluminium présente une résistivité 60 % plus élevée que le cuivre : à section égale, la chute de tension est d'autant plus grande.
Questions fréquentes
Quelle est la chute de tension maximale admise par la NF C 15-100 ?
Entre l'origine de l'installation et tout point d'utilisation : 3 % pour l'éclairage et 5 % pour les autres usages lorsque l'installation est alimentée directement par le réseau public basse tension ; 6 % (éclairage) et 8 % (autres usages) lorsqu'elle est alimentée par un poste de livraison HTA/BT privé, cas le plus courant en milieu industriel. Au-delà de 100 m de canalisation, ces limites peuvent être majorées de 0,005 % par mètre supplémentaire, sans dépasser +0,5 %.
Quelle formule utiliser pour calculer la chute de tension d'un câble ?
La formule simplifiée du guide UTE C 15-105 : u = b × (ρ1 × L / S × cos φ + λ × L × sin φ) × IB, avec b = 2 en monophasé et 1 en triphasé, ρ1 la résistivité du conducteur à température de régime (0,0225 Ω·mm²/m pour le cuivre, 0,036 pour l'aluminium), λ = 0,08 mΩ/m la réactance linéique, L la longueur simple du câble, S sa section et IB le courant d'emploi. La chute relative vaut ΔU% = 100 × u / U0.
Pourquoi la chute de tension est-elle plus faible en triphasé qu'en monophasé ?
En monophasé, le courant parcourt l'aller (phase) et le retour (neutre) : la chute est comptée sur deux conducteurs (b = 2). En triphasé équilibré, le neutre ne transporte aucun courant : la chute par phase n'est comptée qu'une fois (b = 1). À courant, longueur et section identiques, la chute relative en triphasé est environ deux fois plus faible.
Quelle chute de tension admettre au démarrage d'un moteur ?
La NF C 15-100 admet des chutes plus élevées pendant les démarrages de moteurs. La pratique usuelle limite la chute à environ 10 à 15 % aux bornes du moteur pendant le démarrage (courant d'appel de 5 à 8 × In en démarrage direct, cos φ ≈ 0,35), faute de quoi le couple de décollage chute fortement (il varie comme le carré de la tension) et les protections risquent de déclencher.
Faut-il prendre la longueur aller-retour du câble dans le calcul ?
Non : la formule UTE C 15-105 utilise la longueur simple L de la canalisation (distance tableau → récepteur). L'aller-retour du courant est déjà pris en compte par le facteur b (b = 2 en monophasé et en courant continu).