Ce qu'est la chute de tension
Tout conducteur a une résistance. Lorsque le courant circule, une partie de la tension d'alimentation est consommée pour le faire passer dans le câble, si bien que la tension au point d'utilisation est inférieure à celle de la source. La perte est proportionnelle à trois éléments : la résistance du conducteur par kilomètre, la longueur du tracé et le courant. Doublez la longueur du tracé et la chute double ; divisez la résistance par deux en choisissant un conducteur plus gros et la chute est divisée par deux.
Une chute de tension excessive cause de vrais problèmes. Les moteurs démarrent lentement et chauffent, l'éclairage faiblit, les équipements électroniques déclenchent sur sous-tension et, dans les centrales solaires, l'énergie est tout simplement perdue en chaleur dans le câble. Les règles d'installation et les spécifications de projet fixent donc un maximum, généralement en pourcentage de la tension nominale, soit par circuit, soit pour l'installation entière, de l'origine jusqu'au récepteur le plus éloigné. La limite à retenir provient des règles applicables ou de l'ingénieur du projet ; cet article explique la méthode, pas la limite.
Le calcul de base
Dans un circuit en courant continu ou en monophasé, le courant part par un conducteur et revient par l'autre ; la longueur de conducteur est donc le double de la longueur du tracé. Une estimation résistive simple est :
- Continu ou monophasé : chute de tension = 2 x longueur du tracé (km) x résistance (ohm/km) x courant.
- Triphasé équilibré : chute de tension entre phases = 1,732 x longueur du tracé (km) x résistance (ohm/km) x courant.
Ces formules négligent la réactance et le facteur de puissance, qui comptent pour les gros câbles en alternatif, et elles utilisent la résistance à une seule température. Elles suffisent à voir l'effet de la section et de la longueur, ce qui est l'objet de cet article. Une conception rigoureuse utilise les tableaux en mV par ampère et par mètre ou la méthode complète par impédance des règles d'installation applicables, à la température de service du conducteur.
Les valeurs de résistance proviennent de l'IEC 60228 ou de la fiche technique du câble. Pour le cuivre classe 2, elles sont de 7,41 ohm/km pour 2,5 mm2, 4,61 pour 4 mm2, 3,08 pour 6 mm2, 1,83 pour 10 mm2 et 1,15 pour 16 mm2, toutes à 20 degrés C. À la température de service, la résistance est plus élevée : un conducteur cuivre fonctionnant près de la limite de 90 degrés C du XLPE a environ un quart de résistance de plus qu'à 20 degrés C ; les calculs de conception utilisent donc la valeur à chaud.
Une comparaison chiffrée sans capacité de transport
Pour laisser les capacités de transport de côté, le tableau exprime la chute de tension par ampère de courant de charge. Multipliez par le courant d'emploi de votre circuit pour obtenir la chute en volts, puis divisez par la tension nominale pour obtenir un pourcentage. Le tracé est de 100 m en monophasé, soit 200 m de conducteur, avec les valeurs de résistance à 20 degrés C.
| Section | Résistance, ohm/km | Résistance de boucle, ohm | Volts perdus par ampère |
|---|---|---|---|
| 2,5 mm2 | 7,41 | 1,482 | environ 1,48 V |
| 4 mm2 | 4,61 | 0,922 | environ 0,92 V |
| 6 mm2 | 3,08 | 0,616 | environ 0,62 V |
| 10 mm2 | 1,83 | 0,366 | environ 0,37 V |
| 16 mm2 | 1,15 | 0,230 | environ 0,23 V |
C'est la tendance qui compte : chaque section supérieure réduit la perte d'environ un tiers à deux cinquièmes. Sur un tracé de 100 m, passer de 2,5 mm2 à 6 mm2 ramène la chute bien en dessous de la moitié. Sur un tracé de 20 m, le même circuit perdrait cinq fois moins, et la petite section pourrait être acceptable. C'est pourquoi deux circuits de même charge peuvent aboutir à des câbles très différents.
Le même calcul s'applique aux départs triphasés. Un tracé de 200 m en cuivre 4x25 mm2, la construction BT de référence à 0,727 ohm/km, donne 1,732 x 0,2 x 0,727, soit environ 0,25 V entre phases par ampère de courant de phase à 20 degrés C. Comparez avec la résistance à chaud et la réactance de la fiche technique avant de vous y fier, ce que fera exactement l'ingénieur dans la conception finale.
Là où la chute de tension est généralement déterminante
La chute de tension tend à fixer la section dans quelques situations récurrentes :
- Chaînes et départs DC solaires : les courants sont modestes mais les parcours à travers un site sont longs, et chaque volt perdu est de l'énergie perdue. Le câble de référence H1Z2Z2-K 1x4 mm2 de la page câbles photovoltaïques a un maximum de 5,09 ohm/km en classe 5 étamée ; le 6 mm2 est à 3,39 ohm/km. Sur un tracé de 50 m, le câble de 4 mm2 perd environ 0,51 V par ampère à 20 degrés C, le 6 mm2 environ 0,34 V.
- Dépendances, pompes et éclairage public : longs circuits uniques en basse tension.
- Circuits moteurs : le courant de démarrage vaut plusieurs fois le courant de marche, et la chute au démarrage peut être le cas limitant.
- Systèmes en courant continu basse tension : en 12, 24 ou 48 V, une chute d'un ou deux volts représente un fort pourcentage.
- Départs aluminium : l'aluminium 95 mm2 est à 0,320 ohm/km contre 0,193 pour le cuivre 95 mm2 ; une conception aluminium doit donc monter en section ; voir l'article cuivre ou aluminium.
Chute de tension et décision d'achat
La chute de tension est l'une des vérifications de la méthode de choix de la section, aux côtés de la capacité de transport et de la tenue au court-circuit. Le plus grand résultat fixe la section. Pour les acheteurs, trois points pratiques en découlent.
Premièrement, une section supérieure choisie pour la chute de tension n'est pas un surdimensionnement ; c'est la bonne section pour ce tracé, et il faut demander à un fournisseur qui suggère de baisser d'une section pour économiser du cuivre sur un long parcours de présenter le calcul de chute de tension. Deuxièmement, la chute de tension dépend de la résistance réelle du conducteur, qui doit donc respecter sa limite IEC 60228 ; un conducteur sous-dimensionné ajoute de la chute de tension en plus de l'échauffement, raison de plus pour laquelle l'essai de résistance compte. Troisièmement, le surcoût d'un conducteur plus gros sur un long parcours est souvent modeste comparé à l'énergie perdue au fil des années d'exploitation, ce que les ingénieurs de projet mettent en balance lors de la conception.
Le cuivre représente l'essentiel du coût d'un câble d'énergie, et avec un cuivre LME à trois mois autour de 14 315 USD la tonne le 21 octobre 2026, les acheteurs cherchent naturellement des économies. Le bon endroit pour les trouver, ce sont les données de conception, pas la réduction des sections après le calcul. Une fois les sections confirmées, le formulaire de devis accepte sections et longueurs par circuit, et le guide de dimensionnement des câbles explique la méthode complète.