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 = 0,023 Ω·mm²/m en service, soit 1,25 fois la valeur à 20 °C) | L=20 m, S=2,5 mm², I=16 A → ΔU = 2 × 0,023 × 20/2,5 × 16 ≈ 5,9 V (2,6 % — 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 à 253 V) pour 95 % des valeurs moyennes sur 10 minutes | En bout de réseau rural : 207 V possible → appareils sensibles à vérifier |
| Chute de tension admissible NF C 15-100 | 3 % en éclairage, 5 % pour les autres usages | Circuit 230 V éclairage : ΔU max = 6,9 V ; autres usages : 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 × 0,023 × 25/2,5 × 16 = 7,36 V, soit 3,2 % — conforme à la limite de 5 %. Au-delà de 39 m environ 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 (dépendances, circuits éloignés du tableau), 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 situe la tension dans la plage 230 V ± 10 % pour 95 % des valeurs moyennes sur 10 minutes. Si la tension semble durablement hors de cette plage (plus de 253 V ou moins de 207 V), contactez Enedis ; la mesure sur l’installation revient à un électricien. Une tension basse en permanence peut venir du réseau de distribution comme de votre installation : le diagnostic les départage.
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 ?
C’est une mesure d’électricien, tableau ouvert et sous tension : il relève la tension à la sortie du disjoncteur en tableau, 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.
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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