chute de tension en ligne

La chute de tension est la réduction de la tension qui se produit lorsque le courant électrique circule le long d'un conducteur. Lorsque le courant circule dans un fil ou un câble, la résistance de ce conducteur provoque une dissipation d'énergie sous forme de chaleur, et la tension à l'extrémité est nécessairement inférieure à celle de la source. Cette perte de tension s'accumule avec la distance et l'intensité du courant, faisant de la chute de tension une contrainte pratique dans la distribution d'énergie plutôt qu'une nuisance théorique.

L'ampleur de la chute de tension dépend de trois facteurs: la résistance par unité de longueur du conducteur, la longueur totale du circuit et le courant qui le traverse. Un câble en cuivre de 10 mm² transportant 100 ampères sur 50 mètres perdra environ 10 à 15 volts, selon le type de conducteur et la température. Les conducteurs en aluminium, plus légers et moins chers mais avec une résistivité plus élevée que le cuivre, produisent une plus grande chute de tension pour le même courant et la même distance. Les ingénieurs calculent la chute attendue lors de la conception et choisissent les tailles de conducteurs en conséquence, en utilisant la formule: chute (volts) = 2 × résistance (ohms par km) × longueur (km) × courant (ampères).

Où la chute de tension est importante en pratique

Dans la transmission à longue distance, la chute de tension est gérée par l'élévation de la tension. Un signal de 10 MW envoyé à 100 kV sur 200 km perd proportionnellement moins de puissance que le même signal à une tension plus basse; c'est pourquoi les centrales électriques augmentent la tension immédiatement après la production. Les réseaux de distribution alimentant les zones résidentielles fonctionnent à des tensions plus basses, généralement 400 ou 230 volts, où la chute de tension devient plus visible. Un câble de service sous-dimensionné vers une dépendance éloignée peut provoquer un assombrissement notable de l'éclairage lorsque de fortes charges démarrent, car la chute de tension sous charge devient significative par rapport à la basse tension de départ.

Dans les circuits de commande industriels et les systèmes de données, une chute de tension excessive peut empêcher l'équipement de fonctionner de manière fiable. Un démarreur de moteur alimenté par un câble sous-dimensionné peut ne pas relâcher sa bobine de maintien même après l'excitation si la chute de tension sous le courant de la bobine laisse une tension insuffisante aux bornes de la bobine. De même, les automates programmables et les capteurs alimentés par de longs câbles peuvent se réinitialiser ou mal fonctionner si la chute de tension pousse la tension d'alimentation en dessous de leur seuil de fonctionnement minimal.

Les installateurs combattent la chute de tension en surdimensionnant les conducteurs, en raccourcissant les parcours lorsque cela est possible, en utilisant des tensions plus élevées dans les longs circuits ou en utilisant des compensateurs de chute de tension. Les codes et normes du bâtiment limitent généralement la chute de tension acceptable à 3 % sur les circuits de dérivation et à 5 % combinés pour l'alimentation et la dérivation, mesurée au courant de charge maximal attendu. Les effets thermiques sont également importants: la chute de tension augmente à mesure que les conducteurs chauffent, car la résistance augmente avec la température, de sorte que les calculs doivent tenir compte de la résistance du conducteur chaud, et pas seulement de sa valeur à 20 degrés Celsius.