Le contrôle des chutes de tension
Toute canalisation traversée par un courant engendre des chutes de tension entre son point d’origine et son extrémité. Dans une installation électrique le calcul des chutes de tension peut répondre à deux objectifs :
- Soit connaître la tension résiduelle réelle en un point de l’installation (répartiteur ou récepteur)
- Soit vérifier que les exigences de la norme sont respectées (article 525 et tableau 52W de la NF C 15-100 ou article 525 et tableau G.52.1 de la CEI 60364-5-52).
Figure 1 : Extrait tableau 52W norme NFC 15-100
Dans le deuxième cas, il faut déterminer ce que la norme appelle l’origine de l’installation. Si l’installation est alimentée à partir d’une source BT, la réponse est claire et les résultats correspondant aux deux objectifs sont identiques; en revanche si l’installation est plus complexe avec, par exemple, des transformateurs HT/BT de distribution, on peut considérer que l’origine de la chute de tension est constituée par les bornes secondaires du transformateur HT/BT. Les résultats des deux objectifs peuvent alors différer en fonction de la présence ou non d’un régleur sur le transformateur. A noter que, dans tous les cas, la chute de tension en pourcentage est exprimée en fonction de la tension nominale du réseau.
Calcul de la chute de tension dans une canalisation
1) Formule approchée proposée par la norme (IEC 60364-5-52 et NF C 15-100)
- b : coefficient dépendant du type de circuit (triphasé, biphasé ou monophasé )
- ρ1 : résistivité des conducteurs
- λ : réactance des conducteurs
- cos ϕ : facteur de puissance dans la canalisation
- L : longueur de la canalisation
- S : section des conducteurs
- IB : courant d’emploi
Cette formule approchée peut être appliquée pour les circuits triphasés équilibrés, biphasés ou monophasés dont le cos ϕ en régime permanent est supérieur à 0,8.
2) Méthode vectorielle
Le fascicule de documentation AFNOR FD C 15-500 propose un calcul plus précis sur la base de la représentation vectorielle des tension et courant dans la canalisation.
Mais là encore, les éventuels déséquilibres dans les circuits triphasés ne sont pas pris en compte.
3) Calcul précis de la chute de tension
Le calcul précis de la chute de tension, quel que soit le déséquilibre, doit donc prendre en compte :
- le courant d’emploi circulant dans la phase
- la résistance et la réactance du conducteur de phase
- le courant d’emploi circulant dans le neutre
- la résistance et la réactance du conducteur de neutre
- le facteur de puissance dans la canalisation
Le calcul doit être effectué pour chaque phase. Par ailleurs, la somme des chutes de tension dans plusieurs canalisations successives doit être vectorielle afin de prendre en compte les éventuelles variations du facteur de puissance sur ces canalisations.
Enfin, si l’installation comporte des moteurs , le contrôle de la chute de tension doit être effectué en phase démarrage en complément du régime permanent; dans ce cas on prendra en compte le courant de démarrage et le facteur de puissance associé, généralement avoisinant 0.35.
C’est cette méthode qui est utilisée dans elec calc™.
Contrôles avec elec calc™
elec calc™ permet le calcul des différentes chutes de tension au sein de l’installation électrique :
- Chute de tension individuelle d’un composant
- Chute de tension globale depuis la source jusqu’au récepteur
- Chute de tension en régime établi
- Chute de tension au démarrage
Le calcul de la chute de tension est fait à partir des courants réels circulant dans les phases et le neutre en tenant compte des déphasages engendrés par les impédances des différents composants.
Pour un mode de fonctionnement donné, la chute de tension est calculée au nominal et au démarrage. Chaque démarrage est considéré au plus défavorable, donc avec toute l’installation alimentée.
L’utilisateur peut définir pour les récepteurs, les transformateurs, les onduleurs et les variateurs des limites spécifiques de chute de tension en régime établi et le cas échéant au démarrage. elec calc™ émet une alerte en cas de dépassement des seuils définis. Une alerte est également émise si les seuils définis par l’utilisateur excèdent les seuils imposés par les textes normatifs lorsqu’ils existent.
Figure 2 : Contrôle chute de tension dans elec calc™
Cas des transformateurs – Prise en compte des régleurs dans elec calc™
Un régleur ou un changeur de prise est un dispositif qui peut être présent sur les transformateurs de puissance pour permettre d’ajuster le rapport de transformation suivant le niveau de tension réel en amont ou en fonction de la charge en aval.
elec calc™ permet de simuler les 3 cas de figures :
Ce réglage va avoir un impact uniquement sur le calcul de la chute de tension en aval :
- Cas 1 – Sans régleur : On va additionner la chute de tension du réseau amont, la chute de tension interne du transformateur et la chute de tension du réseau aval, ce qui va permettre d’obtenir la tension résiduelle exacte au niveau de chaque récepteur.
- Cas 2 – Régleur hors tension : Ce dispositif permet de s’affranchir de l’écart entre la tension réelle du réseau amont et la tension primaire assignée du transformateur. Ce réglage est fait généralement à la mise en service du transformateur de façon à obtenir la tension à vide assignée au secondaire du transformateur. elec calc™ ne considèrera alors que la chute de tension interne du transformateur et la chute de tension du réseau aval, la tension d’origine étant la tension à vide assignée au secondaire du transformateur.
- Cas 3 – Régleur en charge : le fait de déclarer un régleur en charge va annuler la chute de tension interne du transformateur quelle que soit la charge en aval. elec calc™ ne considèrera alors que la chute de tension du réseau aval, la tension d’origine étant la tension nominale du réseau. C’est l’option qu’il faut choisir si l’on ne se préoccupe que de la vérification normative des chutes de tension.
Rédigé par Jérôme Mullie, Responsable Produit Calcul.
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