Calcul de chute de tension : formule, limites et choix de section

La chute de tension est la tension perdue le long d'un conducteur entre la source et la charge. Elle se calcule à partir du courant, de la longueur simple, de la résistivité et de la section — pour un départ triphasé, ΔU = √3 × I × L × ρ / S. Ce qui décide de la section n'est pas la chute en volts, mais son pourcentage de la tension nominale comparé à la limite du projet.

Ce que mesure réellement la chute de tension

Un conducteur est une résistance. Chaque mètre dissipe un peu d'énergie, et la tension à l'extrémité est donc toujours inférieure à celle de la source. Cette différence est la chute de tension ; elle ne se confond pas avec les pertes, même si les deux sont liées, puisque l'énergie dissipée vaut la chute multipliée par le courant.

Conséquence pratique : un câble peut être parfaitement adapté en courant admissible et rester le mauvais câble. Un départ cuivre de 10 mm² peut tenir 100 A sans chauffer et malgré tout chuter de plus de 3 % sur 50 m, ce qui perturbe le démarrage d'un moteur, fait baisser l'éclairage en bout de ligne ou sort un appareil de sa plage d'alimentation. Le courant admissible répond à « le conducteur tiendra-t-il ? » ; la chute de tension répond à « la charge fonctionnera-t-elle ? »

La formule, en monophasé et en triphasé

Les deux formes utilisent les mêmes quatre données : le courant en ampères, la longueur simple en mètres, la résistivité en ohm millimètre carré par mètre et la section en millimètres carrés.

• Monophasé (phase et neutre) : ΔU = 2 × I × L × ρ / S
• Triphasé (conducteurs de phase) : ΔU = √3 × I × L × ρ / S
• Pourcentage : ΔU % = ΔU / U_nominale × 100

Le facteur deux du monophasé n'est pas une marge de sécurité : le courant part par la phase et revient par le neutre, donc la longueur de conducteur parcourue vaut deux fois la longueur du tracé. Le triphasé utilise √3 parce que les trois courants s'additionnent vectoriellement. La résistivité vaut 0,0175 Ω·mm²/m pour le cuivre et environ 0,0282 Ω·mm²/m pour l'aluminium à 20 °C — près de 60 % de plus, ce qui impose une section supérieure à chute égale.

Exemple chiffré : 100 A sur 80 m

Un départ triphasé 400 V transporte 100 A sur un tracé simple de 80 m en cuivre. Avec ρ = 0,0175 Ω·mm²/m et S = 35 mm² :

ΔU = 1,732 × 100 × 80 × 0,0175 / 35 = 6,9 V, soit 1,7 % de 400 V. La limite de 3 % est tenue largement : c'est donc le courant admissible et les facteurs de correction qui fixent la section, pas la chute.

En passant à 25 mm² sur le même tracé, on obtient 9,7 V, soit 2,4 % : encore dans les 3 %, mais la marge disparaît dès que le conducteur chauffe ou que le tracé s'allonge. C'est exactement le calcul à faire avant de réduire une section pour gagner du coût.

Plus rapide : lire la chute par ampère et par mètre, valeur fixe pour un matériau et une section donnés. Le tableau ci-dessous donne les valeurs cuivre à 20 °C en triphasé 400 V, avec la longueur simple maximale qui maintient 3 % sous 100 A.

Ce tableau est une aide au dimensionnement, pas un remplacement du calcul. La résistivité varie avec la température, les raccords ajoutent de la résistance et un circuit monophasé demande environ deux fois la section à longueur et courant identiques.

La température fait basculer un projet conforme

Les valeurs ci-dessus sont à 20 °C. Un conducteur chargé à son courant nominal monte bien plus haut : à 70 °C, la résistance du cuivre dépasse d'environ 20 % sa valeur à 20 °C, et de près de 27 % à 90 °C. Un départ calculé à 2,8 % à froid dépasse donc 3 % en service.

C'est pourquoi il faut calculer avec la résistance à la température de fonctionnement prévue, et non avec la valeur théorique à 20 °C. En pratique, les tableaux de mV/A/m intègrent déjà une température de service : c'est ce qui explique les écarts de quelques dixièmes entre un calcul manuel et un tableau de dimensionnement.

Quand la chute de tension est négligeable et quand elle commande tout

Pour un tableau situé à quelques mètres de son transformateur, la chute est un détail et seul le courant admissible compte. Elle devient décisive dans quatre cas : les départs ruraux longs, les circuits monophasés basse tension de plus de 30 m environ, les câbles de groupe électrogène dont la source est déjà à la tension nominale, et tout circuit alimentant un moteur dont le courant de démarrage vaut cinq à sept fois le courant nominal.

Les circuits moteurs méritent un calcul séparé. Une chute de 5 % au courant nominal devient une chute bien plus profonde au démarrage direct, et le contacteur peut claquer ou décrocher. Pour un moteur, calculez la chute au courant de démarrage.

Une méthode de dimensionnement sans reprise

1. Partez du courant réel de la charge, pas du calibre du disjoncteur. Un disjoncteur 63 A sur une charge de 40 A se dimensionne sur 40 A.
2. Choisissez une section dans les tableaux de courant admissible selon le mode de pose, la température ambiante et le groupement.
3. Calculez la chute à température de service et comparez-la à la limite du projet.
4. En cas de dépassement, augmentez la section d'un cran et recommencez — n'ajoutez un deuxième conducteur en parallèle que si le tracé le permet et si la protection est calibrée pour le courant total.
5. Vérifiez que la protection reste coordonnée avec la section finale et que le conducteur de protection satisfait à la contrainte adiabatique.
6. Confirmez que la cosse ou le bornier accepte le conducteur et la tige, puis commandez les raccordements avec le câble.

La dernière étape est celle qui retarde les chantiers. Un conducteur de 240 mm² exige une cosse dont le fût et la platine correspondent au type de toron, et un bornier admettant le courant. Pour convertir les calibres AWG, utilisez le tableau de conversion AWG vers mm² avant de choisir le fût, et pour un circuit terminal, recoupez la section avec le guide de section pour disjoncteur 60 A.

Raccorder la section que vous venez de calculer

Un calcul de chute de tension aboutit à une section, et cette section doit être raccordée. YOMIN fournit les terminaisons correspondantes, dont des cosses cuivre à sertir à deux trous certifiées ROHS pour les jonctions boulonnées, des cosses aluminium série DL lorsque l'âme est en aluminium, et des cosses à câble cuivre sur la plage métrique courante.

Deux détails décident si le raccord se comporte comme le conducteur ou devient le point faible : le fût doit correspondre à la classe de toron et à la section réelle, la platine doit correspondre à la tige et à la surface d'appui. Une jonction aluminium-cuivre exige en outre une interface bimétallique ou une pâte adaptée, sinon la résistance du raccord augmente et la chute calculée n'arrive jamais à la charge.

Questions fréquentes

Quelle chute de tension est acceptable ?

Les limites dépendent du règlement et du projet. L'annexe G de la CEI 60364-5-52 donne des ordres de grandeur de 3 % pour l'éclairage et 5 % pour les autres usages en distribution publique basse tension, tandis que la pratique nord-américaine retient souvent 3 % sur un circuit terminal et 5 % au total. L'essentiel est de fixer la limite avant de choisir le câble.

La chute de tension dépend-elle de la charge ou du câble ?

Des deux. Le câble fixe la résistance par mètre, la charge fixe le courant qui la traverse. C'est pourquoi un même tracé de 80 m peut être acceptable à 40 A et inacceptable à 100 A sans changer de câble.

Pourquoi la formule monophasée est-elle multipliée par deux ?

Parce que le courant passe par la phase puis revient par le neutre : la longueur de conducteur parcourue vaut deux fois la longueur du tracé. En triphasé, on utilise racine de trois, le retour se faisant par les deux autres phases.

Peut-on corriger la chute de tension avec un disjoncteur plus gros ?

Non. La protection ne change pas la résistance du conducteur. Augmenter le calibre rend l'installation moins sûre sans améliorer la tension en bout de ligne ; seules une section plus grande, un tracé plus court ou une tension de distribution plus élevée sont efficaces.