Calculateur de chute de tension

Comment calculer la chute de tension

La chute de tension correspond à la diminution de tension qui se produit lorsqu'un courant traverse un conducteur présentant une résistance électrique. Lors de la conception d'un circuit, il est essentiel de maintenir la chute de tension dans une plage acceptable afin que les équipements connectés puissent fonctionner correctement.

Si la tension aux bornes de la charge est trop faible, les appareils électriques tentent tout de même de consommer l'énergie nécessaire. Pour compenser, le courant peut augmenter, ce qui peut entraîner une surchauffe des conducteurs, endommager l'isolation ou réduire la durée de vie des équipements connectés. Pour les longues distances, câble d'alimentation ou câble de construction, c'est un point essentiel à prendre en compte lors de la conception.

Selon la loi d'Ohm, la tension, le courant et la résistance sont liés par l'équation simple suivante :

V_(V) = Je_(UN) × R_(Ω)

Autrement dit, la tension aux bornes d'un conducteur est égale au produit du courant qui le traverse par sa résistance. Si vous connaissez la résistance du conducteur, vous pouvez calculer directement la chute de tension pour un courant donné.

Formule de chute de tension

Pour un câble rectiligne dans un circuit monophasé (CA ou CC), la résistance du conducteur peut être exprimée en fonction de sa résistivité, de sa longueur et de sa section. En réarrangeant la loi d'Ohm, on obtient la formule couramment utilisée pour calculer la chute de tension :

V_{chute (V)} = 2 × I_(UN) × ρ_(Ω·m) × L_(m) / UN_m²

Où:
V_baisse = chute de tension en volts
je = courant en ampères
ρ = résistivité du conducteur en ohm-mètres (Ω·m)
L = longueur du conducteur unidirectionnel en mètres
UN = aire de la section transversale du conducteur en mètres carrés

Cette expression tient compte du trajet aller-retour du courant dans un circuit monophasé via le facteur 2. Pour un courant et une longueur fixes, l'utilisation d'un conducteur de section transversale plus importante (câble de plus grande taille) réduira la chute de tension.

Les valeurs typiques de résistivité sont :

• Cuivre : ρ = 1,7241 × 10^-8 Ω·m
• Aluminium : ρ = 2,6548 × 10^-8 Ω·m

Le cuivre ayant une résistivité inférieure à celle de l'aluminium, un câble en cuivre de même section et de même longueur présentera toujours une chute de tension plus faible qu'un câble en aluminium. Pour les projets moyenne et haute tension, vous pouvez également vous référer à… notre guide de sélection des câbles BT, MT et HT lors du choix du type et de la taille du conducteur.

Formule de chute de tension alternative

Dans de nombreux guides pratiques de câblage, vous verrez également la chute de tension calculée à l'aide d'une constante empirique. K qui regroupe les propriétés des matériaux et les conversions d'unités en une seule valeur.

V_{chute (V)} = Je_(UN) × 2 × K × L_(m) / UN_mm²

Où:
V_baisse = chute de tension en volts
K = Constante CC (facteur de matériau et d'unité)
je = courant en ampères
L = longueur du conducteur unidirectionnel en mètres
UN = aire de la section transversale du conducteur en millimètres carrés

Utilisez les valeurs suivantes pour K:

• 12.9 pour les conducteurs en cuivre
• 21.2 pour les conducteurs en aluminium

Ces constantes correspondent à la résistance d'un conducteur d'une surface de 1 000 mils circulaires et d'une longueur de 1 000 pieds, avec les conversions d'unités appropriées en mm² et en mètres intégrées.

Formule de chute de tension pour les systèmes triphasés

Dans les systèmes triphasés, la géométrie des courants et des tensions est différente, donc la formule de la chute de tension inclut le facteur √3 :

V_{chute (V)} = √3 × I_(UN) × ρ_(Ω·m) × L_(m) / UN_m²

Pour un circuit triphasé, la chute de tension V_baisse La tension en volts est égale à √3 fois le produit du courant je en ampères, résistivité du conducteur ρ en ohmmètres et longueur du conducteur L en mètres, divisé par la section transversale du conducteur UN en mètres carrés.

Comment calculer la section minimale du conducteur

Pour des installations sûres et économiques, il est nécessaire d'utiliser un conducteur de section suffisante pour limiter la chute de tension et l'échauffement, sans pour autant engendrer des coûts de matériaux excessifs. Une méthode pratique pour dimensionner un câble consiste à partir de la chute de tension admissible et à calculer la section minimale.

Réorganiser la formule de base de la chute de tension pour UN donne :

UN_(m²) = 2 × ρ_(Ω·m) × L_(m) × Je_(UN) / V_{chute (V)}

Où:
UN = section transversale requise du conducteur en mètres carrés
ρ = résistivité du conducteur en ohm-mètres (Ω·m)
L = longueur aller simple en mètres
je = courant en ampères
V_baisse = chute de tension maximale admissible en volts

Une fois que vous avez calculé UN Pour convertir une section en m² en mm², multipliez-la par 1 000 000, puis choisissez la section de câble standard immédiatement supérieure dans le tableau ci-dessous ou dans votre catalogue. Vous devez également vérifier que le câble choisi respecte l’ampérage requis en utilisant la norme d’installation appropriée ou un guide d’ampérage dédié, tel que le nôtre. Guide des câbles de construction en cuivre THHN/THWN 6 AWG pour les applications de construction typiques.

Comment calculer la longueur maximale du conducteur

Pour une section de câble donnée, on peut aussi formuler le problème autrement : étant donné une chute de tension maximale admissible, quelle est la longueur maximale du câble ? En partant de la même expression de la chute de tension et en résolvant pour la longueur L donne :

L_(m) = V_{chute (V)} × A_m² / 2 × ρ_(Ω·m) × Je_(UN)

Où:
V_baisse = chute de tension admissible en volts
je = courant en ampères
ρ = résistivité du conducteur en ohm-mètres (Ω·m)
L = longueur maximale du conducteur unidirectionnel en mètres
UN = aire de la section transversale du conducteur en mètres carrés

En d'autres termes, la longueur maximale admissible est égale au produit de la chute de tension admissible et de la section du conducteur, divisé par deux fois le produit de la résistivité du conducteur et du courant de charge. Ceci est crucial pour les longues distances en extérieur, les alimentations temporaires et les raccordements de groupes électrogènes. Pour le choix pratique des câbles de groupe électrogène, vous pouvez vous référer à… notre guide d'achat complet des câbles pour générateurs et le page produit du câble générateur flexible H07RN-F.

Tableau des dimensions et de la résistance des conducteurs

Le tableau suivant récapitule la section et la résistance en courant continu des conducteurs en cuivre standard. Il permet d'estimer rapidement la chute de tension et d'adapter les résultats de calcul à une section de câble AWG adaptée.