Loi Tension Électrique
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La tension électrique (différence de potentiel) entre deux points d’un circuit est régie par un ensemble de lois : la loi d’Ohm (U = R × I), les lois de Kirchhoff des mailles (ΣU = 0), le diviseur de tension (U₁/U_tot = R₁/R_tot) et les relations tension-courant dans les composants réactifs (U_L = L × dI/dt, U_C = q/C). En installation, la loi critique est le calcul de la chute de tension, dont la NF C 15-100 limite la valeur maximale.
Formules de calcul de tension en installation
| Formule | Expression | Exemple numérique |
|---|---|---|
| Chute de tension câble cuivre (aller-retour) | ΔU = 2 × ρ × L / S × I (ρ_Cu = 0,0172 Ω·mm²/m) | L=20 m, S=2,5 mm², I=16 A → ΔU = 2 × 0,0172 × 20/2,5 × 16 ≈ 4,4 V (1,9 % — conforme) |
| Diviseur de tension résistif | U_out = U_in × R₂ / (R₁ + R₂) | R₁=10 kΩ, R₂=4,7 kΩ, U_in=12 V → U_out = 12 × 4700/14700 ≈ 3,8 V |
| Tension en charge d’une source réelle | U_charge = E − r × I (E = f.é.m., r = résistance interne) | Batterie 12 V, r=0,1 Ω, I=50 A → U = 12 − 5 = 7 V → démarrage moteur difficile |
| Tolérance réseau (EN 50160) | U_réseau = 230 V ± 10 % (207–253 V) en permanent | En bout de réseau rural : 207 V possible → appareils sensibles à vérifier |
| Chute de tension admissible NF C 15-100 | 3 % sur circuits d’éclairage, 5 % sur circuits de force | Circuit 230 V éclairage : ΔU max = 6,9 V ; force : ΔU max = 11,5 V |
Calcul de chute de tension et choix de section
La chute de tension est la contrainte dimensionnante principale sur les circuits de grande longueur. Un circuit de prises 2,5 mm² de 25 m parcouru de 16 A présente une chute de tension de 2 × 0,0172 × 25/2,5 × 16 = 5,5 V, soit 2,4 % — conforme à la limite de 5 %. Au-delà de 30 m avec la même charge, le calcul impose de passer à 4 mm² ou de réduire l’intensité maximale. La NF C 15-100 impose de vérifier cette condition en plus du critère thermique (courant admissible Iz).
Le calcul de section doit donc satisfaire deux critères indépendants et retenir la section la plus contraignante : le critère thermique (Ib ≤ In ≤ Iz) et le critère de chute de tension (ΔU ≤ ΔU_max). Sur les longues liaisons (colonnes montantes, circuits de chauffage éloignés), c’est souvent la chute de tension qui impose la section finale, au-delà du critère thermique. La section obtenue doit ensuite être reportée dans le tableau électrique pour dimensionner correctement la protection.
La norme EN 50160 garantit 230 V ± 10 % en permanence. Si votre mesure au voltmètre dépasse ces limites (tension > 253 V ou < 207 V de façon prolongée), il s’agit d’un défaut réseau relevant d’Enedis. Signaler avec relevé horodaté. Une tension basse en permanence traduit souvent une section de câble sous-dimensionnée sur le réseau de distribution ou un déséquilibre de charges en triphasé, pas nécessairement un défaut de votre installation.
FAQ — Tension électrique et lois associées
Pourquoi la section d’un câble influe-t-elle autant sur la chute de tension ?
La résistance linéique d’un câble est r = ρ/S. Doubler la section divise la résistance par deux, donc la chute de tension par deux (ΔU = R × I = ρ × L/S × I). Sur un circuit de 20 m, passer de 1,5 mm² à 2,5 mm² réduit la chute de tension de 40 %. C’est le levier le plus direct pour corriger une chute de tension excessive sans modifier le tracé.
Comment mesurer la chute de tension effective d’un circuit existant ?
Mesurer la tension à la sortie du disjoncteur en tableau (ou à la borne de l’AGCP), puis à la prise la plus éloignée, les deux mesures effectuées simultanément sous charge nominale. La différence donne la chute de tension réelle, incluant toutes les connexions intermédiaires. Un voltmètre numérique de précision (classe 0,5 %) suffit pour cette mesure.
La tension varie-t-elle le long d’un câble ou uniquement à ses extrémités ?
La tension varie de façon continue le long du câble, de manière linéaire pour un câble homogène (sans charge intermédiaire). En présence de plusieurs prises sur un même circuit, la tension à chaque prise est la tension au début du tronçon moins la chute de tension sur le tronçon précédent. La prise la plus éloignée reçoit la tension la plus basse — c’est là qu’il faut faire la mesure de contrôle.
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