Calcul de chute de tension : formule, limites et tableaux prêts à l'emploi

Réponse courte : la chute de tension est la perte de tension le long d'un câble due à sa résistance ; la tension en bout de ligne est plus faible qu'au départ. Monophasé : %e = (2 × L × P × 100) ÷ (k × S × U²) ; triphasé : %e = (L × P × 100) ÷ (k × S × U²) (L en mètres, P en watts, S en mm², cuivre k = 56, U = 230 ou 400 V). En France, la NF C 15-100 limite la chute de tension à 3 % pour l'éclairage et 5 % pour les autres usages (installation alimentée par le réseau public) ; en Turquie, après le compteur, 1,5 % pour l'éclairage et 3 % pour la force. Les tableaux ci-dessous indiquent sans calcul la longueur possible pour chaque section.

Qu'est-ce que la chute de tension et d'où vient-elle ?

Tout câble a une petite résistance. Quand le courant passe, une partie de la tension s'y perd et se transforme en chaleur (loi d'Ohm : ΔU = I × R). La résistance augmente avec la longueur et diminue avec la section : la chute de tension dépend donc de la longueur, du courant et de la section. L'aluminium conduit moins bien que le cuivre et chute davantage sur la même ligne.

Symptômes : luminaires en bout de ligne plus faibles ou qui scintillent, drivers LED qui se coupent et redémarrent, moteurs et compresseurs qui démarrent difficilement et chauffent, borne de recharge qui réduit sa puissance ou signale une sous-tension. Une borne desserrée ou une connexion oxydée peut à elle seule provoquer une forte chute ; ces points chauffent et présentent un risque d'incendie.

Formule de la chute de tension

Pour un câble cuivre et une charge résistive (LED, chauffage, borne de recharge ; cos φ ≈ 1) :

• Monophasé (230 V) : %e = (2 × L × P × 100) ÷ (k × S × U²)
• Triphasé (400 V) : %e = (L × P × 100) ÷ (k × S × U²)
• En volts, monophasé : ΔU = (2 × L × I) ÷ (k × S)
• En volts, triphasé : ΔU = (√3 × L × I) ÷ (k × S)

L est la longueur simple (m), P en watts, I en ampères, S la section (mm²), k la conductivité (cuivre 56, aluminium 35). Le 2 de la formule monophasée correspond à l'aller et au retour du courant. Pour les charges inductives comme les moteurs, on multiplie par cos φ (souvent 0,8–0,85).

Exemple : circuit prises 230 V, 16 A (3 680 W), 25 m, 2,5 mm². %e = (2 × 25 × 3 680 × 100) ÷ (56 × 2,5 × 230²) = 18 400 000 ÷ 7 406 000 ≈ 2,5 %. En volts : 2 × 25 × 16 ÷ (56 × 2,5) ≈ 5,7 V.

Quelle chute de tension est admise ?

• France (NF C 15-100) et IEC 60364-5-52, installation alimentée par le réseau public : 3 % pour l'éclairage, 5 % pour les autres usages.
• Turquie (règlement des installations électriques intérieures), après le compteur : 1,5 % au plus pour l'éclairage, 3 % pour la force.
• La recharge d'un véhicule électrique dure des heures à pleine charge : visez moins de 3 %, et environ 2 % sur les longues lignes.

Tableau : quelle longueur pour quelle section ? (monophasé 230 V)

Calculé pour du cuivre au courant nominal du disjoncteur. Si la charge réelle est plus faible, la longueur augmente dans la même proportion : à mi-courant, deux fois plus loin.

Longueur maximale en triphasé (400 V)

Transporter la même puissance en triphasé ramène la chute de tension à environ un sixième de celle du monophasé. C'est le principal atout du triphasé pour alimenter un bâtiment éloigné ou une borne de 11–22 kW. Voir monophasé ou triphasé.

Chute de tension en LED 12 V et 24 V

En très basse tension, le courant est bien plus élevé pour la même puissance et le pourcentage de chute grimpe : 0,36 V de perte font déjà 3 % à 12 V, alors qu'ils passent inaperçus à 230 V. Longueur maximale du câble entre le driver et le ruban LED (cuivre, 3 %) :

À 12 V, 2,5 A correspondent à environ 30 W, 5 A à 60 W et 8,3 A à 100 W ; à 24 V les mêmes courants transportent le double. Le ruban lui-même chute aussi : l'extrémité d'une longue ligne jaunit et faiblit. Réalimentez un ruban 12 V au moins tous les 5 m et un ruban 24 V tous les 10 m, ou alimentez-le par les deux bouts ou par le milieu. Sur les longues lignes puissantes, passer en 24 V (ou 48 V) est plus efficace qu'augmenter la section. Pour le dimensionnement du driver, voir calcul d'alimentation pour ruban LED.

Exemples de calcul

Dépendance isolée (garage, abri de jardin), 50 m, monophasé 25 A : en 6 mm², ΔU = 2 × 50 × 25 ÷ (56 × 6) ≈ 7,4 V, soit 3,2 % – au-dessus de la limite. En 10 mm², 4,5 V, soit 1,9 %. Alimenté en triphasé 3 × 16 A en 4 mm², le même bâtiment reste à 1,6 %.

Borne de recharge 7,4 kW monophasée, 40 m : 3,3 % en 6 mm², 2 % en 10 mm². Une borne triphasée de 11 kW reste à environ 1,2 % en 4 mm² sur la même distance. Le calcul complet est dans calcul de section de câble.

Ruban LED 24 V, 10 m × 14,4 W = 144 W (6 A), driver à 5 m : en 1,5 mm², 2 × 5 × 6 ÷ (56 × 1,5) ≈ 0,71 V, soit 3 %. Rapprocher le driver ou passer en 2,5 mm² ramène la chute à 1,8 %.

Éclairage de jardin, 20 luminaires LED de 10 W répartis sur 80 m : la charge étant répartie, on calcule avec la moitié de la longueur (40 m) ; en 2,5 mm² la chute n'est que d'environ 0,2 %. Les LED consomment peu : au jardin, le vrai problème est plutôt l'humidité et la qualité des connexions que la section.

Comment réduire la chute de tension

• Augmenter la section : section doublée, chute divisée par deux.
• Passer en triphasé sur les longues distances et les fortes puissances.
• Rapprocher le tableau ou un tableau divisionnaire de la charge ; placer le driver LED près du ruban.
• En LED très basse tension, choisir 24 V ou 48 V plutôt que 12 V et alimenter les longs rubans en plusieurs points.
• Préférer le cuivre ; l'aluminium demande environ 1,6 fois la section pour la même chute.
• Resserrer les bornes et utiliser des connecteurs adaptés ; une connexion lâche crée chute et échauffement.

Comment mesurer la chute de tension

Au multimètre, mesurez la tension en bout de ligne d'abord à vide, puis à pleine charge (borne ou chauffage en marche). L'écart est la chute de la ligne. La tension du réseau varie elle-même entre environ 220 et 240 V dans la journée : faites les deux mesures l'une après l'autre. Mesurer dans un tableau électrique est dangereux ; confiez-le à un électricien qualifié.

Pour le choix du disjoncteur, voir quel calibre de disjoncteur pour quel circuit. À Bursa, nous concevons et réalisons nouvelles lignes, bornes de recharge et circuits de jardin en tant qu'électricien et proposons l'installation de bornes de recharge.

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